Brevet FR2201215A1 — publié le 19740426

La présente invention se rapporte d'une maniere générale à la commande d'entraînement et de vitesse de véhicules d'un ensemble de transport où il est nécessaire de changer progressivement la vitesse de véhicules entre les sections à grande vitesse et les sections à petite vitesse de l'ensemble. Cela est particulierement important dans les ensembles de transport de voyageurs, où les voyageurs entrent et sortent pendant que les véhicules sont entraînés à une vitesse réduite dans les gares et sont entrainés à une vitesse relativement élevée entre les gares. Jusqu'à présent, des séries de galets d'entraînement ont été utilisés entre les sections à grande et à petite vitesse de dispositifs de transport, chaque galet étant entraîné sucoessivement à une vitesse plus élevée ou plus réduite et s'appuyant oontre la face inférieure desvéhicules. Les véhicules entraînés I t un dispositif à vitesse variable de ce genre ont tendance à subir des secousses et progressent avec un mouvement irrégulier en raison des caractéristiques d'entraînement par frottement inhérentes à un tel dispositif. Le prix d'un dispositif d'entrainement par galets à friction est également élevé en raison du grand nombre d'éléments mobiles nécessaires initialement dans l'ensemble d'entrainement et de l'entretien de ces éléments. L'entraînement de véhicules à grande vitesse et à vitesse réduite a été effectué par des bandes dans certains dispositifs, par des vis et des câbles dans d'autres dispositifs et également par des moteurs linéaires à induction L'entraînement d'une série de véhicules à la même vitesse au moyen de ces dispositifs s'effectue sans problèmes sérieux. Mais pendant l'accélération et la décélération, des problèmes sont posés par l'application irrégulières de la poussée ou du freinage et les dépenses dues à l'usure et à l'entretien sont élevées. Compte tenu de ce qui précède, l'invention a essentiellement pour buts: de fournir un dispositif d'entrainement devéhicules au moyen de moteurs linéaires à induction permettant d'accélérer et de ralentir les véhicules - de fournir des courants electrioues de fréquences différentes à différentes stators de moteurs de manière a obtenir des forces de poussée différentes, en fonction de la vitesse du véhicule; - de fournir des courants électriques de fréquences progressivement plus élevées ou plus faibles à plusieurs moteurs le long du trajet de manière à obtenir une accélération ou un ralentissement des véhicules. - d'utiliser des moteurs linéaires à induction dont les courbes couple-vitesse présentent une pente permettant de modifier l'application de la poussée aux véhicules. - d'ouvrir et de fermer le circuit qui fournit du courant aux stators des moteurs en fonction de la position des véhicules par rapport aux stators de manière à obtenir une application progressive de la poussée. Ces buts ainsi que d'autres, que vise l'invention sont atteints en montant une série de stators de moteurs linéaires à induction le long du trajet d'un dispositif de transport de véhicules. Des rotors coulissant disposés sur les véhicules se déplacent devant des stators de moteurs lineaires à induction de manière à etre entraînés par eux et un courant est fourni à chaque stator par des interrupteurs de chaque côté de ce dernier. Des courants de fréquences progressivement plus élévées ou plus basses sont aiguillés vers les différents stators de moteurs le long du trajet de manière à accélérer ou à ralentir les véhicules. Les interrupteurs de chaque côté des stators sont actionnés par les véhicules de manière à appliquer un courant- à chaque stator d'une manière prédéterminée pour provoquer l'application progressive d'une poussée pendant l'accélération et le ralentissement. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples La Fig. I est une vue schématique de côté d'une partie d'un dispositif moderne de transport de voyageurs comprenant un mode de réalisation de l'invention pour accélérer et ralentir des véhicules, la voie étant coupée afin de montrer le rotor coulissant du véhicule, La Fig. 2 est une vue partielle de côté à plus grande échelle montrant un seul véhicule dans la zone d'accélération, des parties étant coupées pour montrer les roues sur le rail, La Fig. 3 est une coupe partielle suivant le plan défini par la ligne 3-3 de la figure 2, La Jig. 4 est un acherna électrique des stators de moteurs et de la source de courant électrique du dispositif, Les figures 5 et 6 sont des courbes de la poussée en fonction de la vitesse pour deux moteurs voisins et, La Fig. 7 est une courbe montrant le pourcentage de poussée en fonction de la position du rotor coulissant d'un véhicule lorsqu'il passe sur un stator, La Fig. 1 représente schématiquement un dispositif 1 d'entraînement de véhicule de transport de voyageurs, comprenant une zone B de montée et de descente de voyageurs à vitesse réduite, une zone A de décélération, une zone C d'accélération et une zone à grande vitesse (non représentée). Les véhicules tranaportant les voyageurs, tels que des voitures 2 sont entraînés le long d4ùn trajet3 à une vitesse qui diminue progressivement dans la zone de décélération en provenant de la zone à grande vitesse t en allant vers la zone de montée et de descente dans une gare où les voitures sont entraînées à une vitesse relativement réduite et où les voyageurs montent dans les voitures et en descendent sur un quai mobile (non représenté). Après avoir quitté la zone de montée et de descente, les voitures 2 sont entraînées à une vitesse qui augmente progressivement dans la zone d'accélération jusqu'à ce qu'elles atteignent la vitesse de la zone à grande vitesse, où elles sont entraînées vers la gare suivante. Ainsi que le montrent clairement les Fig. 2 et 3 qui représentent une voiture 2 dans la zone d'accélération, chaque voiture comporte une plate-forme 4 qui supporte une partie fermée 5 avec des fenêtres 6 et des portes coulissantes 7, dans laquelle se trouvent les passagers entre les gares. Dans les zones d'accélération et de décélération, les voitures 2 sont portées par des rails 8 montés sur des montants 9 que supporte une superstructure 13 de la voie 3, qui peut être en béton ou toute autre matière appropriée. " Les rails 8 peuvent avoir la forme de gouttières qui reçoivent des roues 14 montées sur des arbres 15 qui tournent dans des paliers 16 de chaque côté de chaque roue 14. Les paliers intérieurs 16 sont fixés par des supports 17 montés sur la plate-forme 4 et disposés vers le bas, dans la direction du rail 8. Les paliers extérieurs 16 sont fixés sur des béquilles 18 montées sur les côtés de la plate-forme 4 et disposées vers le bas à partir de la plate-forme jusqu' une position au-dessous des roues 14, avec des pieds 19 repliés vers l'extérieur et destinés à supporter la voiture 2 dans la zone de montée et de descente et dans la zone à grande vitesse. Ainsi que le montre la Fig. 1, les pieds 19 sont supportés dans la zone de montée et de descente par une surface mobile, telle qu'une bande sans fin 23 entraînée par une poulie d'entraînement 24 et passant sur une poulie folle 25 et des galets supports 26. La disposition de la zone de décélération est identique à celle de la zone d'accélération à l'exception près du positionnement de certains éléments qui seront décrits par la suite et la description qui va suivre sera donc limitée à la zone d'accélération, étant entendu qu'elle s'applique également à la zone de décélération. Des éléments principaux de moteurs linéaires à induction, tels que des stators 27 sont montés sur la voie 13 dans des positions espacées les unes des autres, au-dessous des voitures 2. Les stators 27 peuvent être semblables aux stators utilisés dans les moteurs linéaires à induction ordinaires et ils sont traversés par un courant électrique qui développe un champ msgnétique. Chacune des voitures 2 porte un élément secondaire de moteur linéaire à induction ou rotor tel qu'un coulisseau 28 monté sur la face inférieure de la plate-forme 4 et disposé vers le bas au-dessous de la voiture, dans une position telle qu'il coulisse au-dessus des stators 27 lorsque la voiture se déplace le long de la voie 8.Les rotors peuvent etre semblables à ceux utilisés dans les moteurs linéaires à induction courants et ils sont soumis à une force magnétique développée par le courant iui circule dans les stators. Ainsi que le montre la figure 2, la longueur du coulisseau 28 est telle que deux stators 27 l'entraînent en kême temps. Chacun des stators 27 est connecté à une source Des dispositifs de commande tels que des interrupteurs 33 sont montés aux extrémités des stators 27 dans des positions où ils commandent les circuits 'qui alimentent les stators correspondants a l'approche du coulisseau 28 qui entre en contact avec-leinterrupteus 33 pour fermer les circuits et faire passer un courant dans les stators avant et/ou pendant le passage du coulisseau sur les stators 27. Les interrupteurs 33 ouvrent également le circuit et suppriment l'alimentation en courant des stators 27 lorsque le coulisseau 28 a dépassé les stators.Ainsi que le montre la figure 4, chacun des stators 27 est alimenté par un courant électrique d'une fréquence déterminée provenant d'un onduleur 29 ; mais dans un ensemble qui comprend une zone d'accélération et une zone de décélération, un inverseur peut fournir du courant à un stator dans la zone de décélération aussi bien qu'à un stator dans la zone d'accélération, comme les stators 2;A et 27A. Cela s'applique également aux stators 273, 27C, 27D, 27E et 27F. ans la zone d'accélération, la fréquence du courant fourni aux moteurs peut varier de 6 Hz de manière à entraîner les voitures 2 à une vitesse de 2,5 km à l'heure à 60 Hz de manière à entraîner les voitures à une vitesse de 25 km à ltheure. La fréquence choisie pour le courant appliqué aux stators 27 correspondants est déterminée par la position des stators dans la zone d'accélération ou de décélération, et il est connu que la poussée, positive ou négative, sur le rotor d'un moteur à induction est liée aux caractéristiques particulières du moteur, à la fréquence du courant appliqué et à la vitesse durotor par rapport au stator.La fréquence est également déterminée en fonction des caractéristiques des moteurs lineaires à induction, constitués par les stators 27 et le coulisseau 28 dans une position particulière de la voie de manière que la toussée soit suffisante pour accélérer la voiture 2 au taux d'accélération voulu lorsque cette voiture est chargée au maximum. Cette disposition introduit égaleent une erreur limitée pour le cas d'une voiture à- vide. Par exemple, sur la figure 2, le moteur 27D a une vitesse de synchronisme f2 inférieure à la vitesse de synchronisme fl du moteur 27E, la vitesse de synchronisme étant celle à laquelle le stator imprime une poussée nulle au rotor.Cela apparaît graphiquement sur les figures 5 et 6 qui montrent respectivement les caractéristiques de poussée en fonction de la vitesse de moteurs linéaires à induction corresponàant au stator 27D et au coulisseau 28,d'autre Dart stl stator 77n et an coulisseau 28. Dans ces figures, l'aie de vitesse indique la vitesse du rotor ou coulisseau 28 mobile et la poussée est celle appliquée au rotor par le stator correspondant.Avec une lourde charge, désignée par HV, circulant à la vitesse X1 inférieure aux vitesses de synchronisme fi et f2, la poussée sur le coulisseau 2â de la voiture 2 quand il se trouve à peu près également au-dessus des stators 27D et 27E, ainsi que le montre la figure 2, est indiquée par T1 et il faut noter que la poussée la plus forte est exercée dans la direction de la flèche 34 par le moteur qui comprend le stator 27E. Avec un véhicule à faible charge, désigné par LV, et circulant à une vitesse X2, le moteur qui comprend le stator 27E exerce une poussée posi tive indiquée par T1' tandis que le moteur qui comprend le stator 27D exerce une poussée négative désignée par T2'. De cette manière, la vitesse d'un véhicule faiblement chargé est réduite si elle dépasse la vitesse voulue qui doit être proche de la vitesse indiquée par la ligne HV pour un véhicule lourdement chargé. Dans la zone de décélération, la situation est inversée en ce que les voitures 2 sont ralenties, une poussée négative est appliquée et les vitesses de synchronisme des moteurs qui comprennent les stators sont réduites le long de la voie qui conduit à la zone de montée et de descente à faible vitesse. Il faut également remarquer sur la courbe de poussée en fonction de la vitesse que la rente de cette courbe dans une région entourant les zones fl et f2 de vitesse de synchronisme fait un angle qui réduit la vitesse de décroissance de la poussée positive et la vitesse d'établissement de la poussée négative, qui sont les tangentes de l'angle de glissement des moteurs. Dans un dispositif mécanique, la vitesse d'établissement de la poussée serait normalement brutale mais dans le dispositif électrique selon l'invention, la poussée est conditionnée par la rente de l'angle de glissen;ent du moteur. nien que le mode de réalisation décrit comporte des moteurs 27A à 27F identiques fonctionnant a des frequences différentes ou des combinaisons de ces dernières, l'accélération et la décélération voulues peuvent également être obtenues en utilisant des moteurs dont les vitesses de synchronisme nominales diffèrent progressivement. Par exemple, le nombre des pâles d'un même type de moteur sont varies pour obtenir les caractéristiques voulues dans une série de moteurs afin d'obtenir l'accélération et la décélération désire. La figure 7 représente graphiquement l'application de la poussée due à l'établissement du courant lorsque le coulisseau 28 se déplace audessus des stators 27. Dans la région I, le recouvrement augmente, dans la région II, le recouvrenent est complet et dans la région III, le recouvrement diminue. La vitesse d'établissement de la poussée du moteur est la vitesse à laquelle le coulisseau 28 recouvre les stators 27, ce qui assure une application progressive des forces de poussée sur les voitures 2 en leur imprimant une accélération d'où une décélération Tgrogressive. \ Il ressort de ce qui précède que l'accélération et la décélération des voitures 2 est progressive grâce à ce nouveau dispositif électrique qui peut être facilement installé et entretenu. Il est évident que de nombreuses modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit et illustré sens sortir de l'esprit ni du cadre de l'invention. R wrRIEDICsTIONS 1. Dispositif d'entraînement de véhicule comprenant une voie prédéterminée sur laquelle un véhicule est entrainé, plusieurs stators de moteurs linéaires à induction disposés dans des positions espacées le long de ladite voie, une pièce coulissante montée sur ledit véhicule et positionnée de manière à être entraîné par lesdits stators lorsque le véhicule passe devant eux, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'aliment2tion destiné à fournir du courant électrique auxdits stators de manière que les forces de poussée appliquécs au véhicule par chacun desdits stators de moteurs et ladite pièce coulissante soient une fonction de la vitesse du véhicule en comparaison avec la vitesse do synchronisme de chaque moteur qui correspond à la fréquence du courant fourni audit stator de ce moteur. 2. Dispositif selon la revendication 1,. caractérisé en ce que chacun desdits stators et la pièce coulissante correspondante développent une poussée positive et une poussée négative à des vitesses dudit véhicule autres que ladite vitesse de synchronisme, aucune poussée n'étant développée à ladite vitesse de synchronisme. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite poussée négative est développée à des vitesses du véhicule supérieures à ladite vitesse de synchronisme, ladite poussée positive étant développée à des vitesses inférieures à ladite vitesse de synchronisme. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif d'alimentation fournit à chacun desdits plusieurs stators des courants électriques à des fréquences progressivement plus réduites pour ralentir ledit véhicule lorsqu'il passe devant lesdits stators sur ladite voie. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif d'alirrentation fournit à chacun desdits plusieurs stators des courants électriques à des fréquences qui sont progressivement plus élevées pour accélérer ledit véhicule lorsqu'il passe devant lesdits stators sur ladite voie. 6. Dispositif selon la revendication 1, aractérisé en ce que lesdits stators sont écartés les uns des autres d'une distancie inférieure à la longueur de ladite pièce coulissante. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits stators et ladite pièce coulissante constituent des rnoteurs ]inéairea à induction dont les courbes de couple en fonction de la vitesse présen tent des pentes qui réduisent les forces d'accélération et de décélération développées par lesdits moteurs à des vitesses supérieures ou inférieures à la vitesse de synchronisme voulue de manière que l'application de a noussée s'effectue de façon progressive et régulière. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il conporte également un dispositif de commande comprenant des dispositifs commutation pour lesdits stators de moteurs et sensibles à l'approche de ladite pièoe coulissante, de manière fermer un circuit dudit disposés tif d'alimentation avant le passage de ladite pièce coulissante devant les stators de sorte que les forces de poussée appliquées auxdits véhicules dépendent de la position de ladite pièce coulissante au dessus deadits stators. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé on ce que lesdits dispositifs de comautation sont également sensibles au départ de ladite pièce coulissante à la fin de son entratne,ient par lesdits stators,de manière a a ouvrir le cirfltt dudit dispositif d'ali entatian avoir. le passage de ladite pieve coulissante devant les stators de manière que le courant fourni par ledit dispositif dealimentation ne soit utilisé que lorsqu'il est nécessaire pour entraîner ledit véhicule. 10. Procédé d'entraînement d'un véhicule le long d'une voie préditer- minée et selon lequel le véhicule comporte une pièce coulissante de moteur à induction mobile le long de ladite voie de manière à être entraîné par plusieurs stators disposés dans des positions espacées les unes des autres le long de ladite vole, procédé oaraotérisé en ce qu'il consiste à alimenter. chacun desdits stators avec un oourant électrique d'une fréquence telle que les forces de poussée appliquées audit véhicule par chacun des dits stators sur ladite pièce coulissante soient une fonction de la vitesse du véhicule en coiparason avec une vitesse de synchronisee de chaque moteur et de la fréquence du courant fourni A chaque moteur. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il oonsiste également à commuter ledit courant dans l'un desdits stators dans une position dudit véhicule qui préobde le mouvement du bord avant de ladite pièce coulissante devant lesdits stature de manière que les forces de poussée appliquées audit véhicule scient modifiées en fonction de la position de ladite pièce coulissante par rapport susdits stators. 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que chacun desdits stators le long de ladite voie est alimenté avec un courant électrique d'une fréquence qui diffère progressivement de la fréquence du courant électrique qui alimente un stator voisin, la fréquence du courant électrique correspondant à la vitesse prédéterminée dudit véhicule à l'emplacement de chacun desdits stators de manière à développer la force de poussée nécessaire et à obtenir ladite vitesse prédéterminée.