Brevet FR2239359A1 — publié le 19750228

L'invention concerne un véhicule fexrov aiie muni de roues par l'intermédiaire desquelles au moins une partie des forces nécessaires pour l'entrainement et/ou l'accélération est transmise à des rails réunis pour former un corps de voie. Pour répondre aux exigences du transport de masse moderne, les véhicules ferroviaires et les corps de voie associés doivent être rapides, économiques et s'accorder avec ltenvironnement. On a proposé des véhicules flottants magné- tiques qui sont rapides. Mais, outre les frais dtétablissement élevés qu'ils entraînent, comme les véhicules sur coussin d'air, ils conduisent aussi à des frais de fonctionnement treks élevés car le véhicule soulevé a constamment besoin dVénergie, meme lorsqu'il est à l'arrêt. Il est certain que les véhicules ferroviaires usuels sont économiques, d'autant plus que le frottement de roulement de roues en acier sur des rails en acier associe un rendement élevé à une faible usure. On a cependant rencontré jusqutà maintenant des difficultés lorsqu'on a cherché à augmenter la vitesse et la capacité d'accélération g Les corps de voie existants ne sont pas suffisants pour les trains de poids normal circulant à grande vitesse. Par contre, les véhicules ferroviaires de construction extrêmement légère ne sont pas capables de valeurs d'accelération elevées à cause de leur faible charge par essieu. En effet, en cas de démarrage ou de freinage intenses, les roues patinent.En conséquence, notamment dans les zones de population dense comportant de nombreux points d'arrêt, il n'a pas été possible jusqu'à maintenant d'obtenir des vitesses moyennes élevées. Cela est d'autant plus vrai que le freinage intense aux points d'arrêt, qui peut être obtenu au moyen de sable soufflé entre la roue et le rail, conduit à une usure inadmissible et à des désagréments insupportables par suite de la production de poussière et de bruit. L'invention a pour but de créer un véhicule ferroviaire pouvant être réalisé en construction légère, pouvant etre entraîné de façon connue et economique au moyen de roues dans certaines conditions de marche, ce véhicule permettant cependant des valeurs élevées de freinage et d'accé itération en évitant la production de bruit et de poussière. Il doit être possible dans une large mesure de faire usage sans modification, malgré des puissances de marche plus élevées, du tracé actuel des voies et, le plus possible, des corps de voie actuels. L'invention concerne à cet effet un véhicule ferroviaire du type ci-dèssus caractérisé en ce qu'au moins un moteur linéaire est disposé en plus de l'entratnement par roues, l'un des éléments de ce moteur étant disposé sur le véhicule tandis que. l'autre élément est disposé sur le corps de voie. On a ainsi la possibilité, sans faire appel au contact de frottement entre la roue et le rail, de communiquer au véhicule ferroviaire les forces voulues dans un sens quelconque et avec une valeur presque quelconque, par conséquent essentiellement pendant les accélérations et le freinage. Il est alors possible de freiner fortement le véhicule ferroviaire, par exemple aux points d'arret, car les moteurs linéaires fournissent des forces actives opposées au sens de marche, sans qu'il se produise des bruits genants ou une usure des rails. En agissant dans le sens de marche, le moteur linéaire accélère le véhicule ferroviaire dans la mesure où l'accélération nécessaire ne peut pas être produite par l'intermédiaire du couple roue-rail. Aleme en présence de glace ou d'humidité, on peut ainsi maintenir fondamentalement la totalité de l'accélération. Suivent un autre mode de réalisation de l'invention, il est proposé que le moteur linéaire et la commande des roues puissent etre actionnés indépendamment l'un de l'autre. Cette disposition évite que le moteur linéaire consomme constamment de l'énergie. I1 n'est mis en service que dans les zones où cela est nécessaire, par exemple dans les fortes rampes, les points d'arrêt ou pendant les freinages d'urgence. Le moteur linéaire peut alors n'être prévu que pour des tronçons limités (accélération, rampes, descentes., freinage) seul ou pour soutenir la commande des roues. La commande des roues elle-même est dimensionnée pour n'avoir à fournir les forces de propulsion en condition permanente (par exemple marche à la vitesse maximale sur plat).On peut ainsi réduire le poids adhérent (charge d'essieu) qui serait autrement nécessaire, les roues remplissant dans une grande mesure la fonction de portance au lieu de la fonction de propulsion. -Cela pernet d'avoir une construction légère, de réduire l'usure et, le cas échéant, d'augmenter la vitesse parce que ia charge par essieu est plus réduite et que les roues n'interviennent principalement que pour porter et guider et seulement dans une faible mesure pour entraîner. Un autre mode de réalisation de l'invention est caractérisé en ce que, dans les courbes du tracé de la voie, un élément de moteur linéaire associé au corps de voie est disposé pour qu'au moins une composante des forces exercées par cet élément sur le véhicule ferroviaire soit dirigée en sens inverse de la force centrifuge qui agit sur le véhicule dans les courbes. I1 peut alors s'agir d'un moteur transversal propre, mais aussi dtun moteur rotatif pouvant, par exemple, être disposé côté véhicule sur une traverse de marche. On obtient ainsi non seulement une réduction de l'usure des rails par action en opposition à la force centrifuge, mais aussi un guidage précis du châssis dans les courbes ou sur les aiguillages. Dans les courbes, on évite les oscillations pendulaires du châssis pouvant résulter d'une marche irrégulière des couronnes de roues sur le rail extérieur. Mais, sur les aiguillages, que le châssis attaque l'aiguille dans la direction voulue et qu'on s'oppose, par principe, à tout changement de direction imposé par l'aiguille. On évite ainsi l'usure de la roue et de l'aiguille et on élève, de façon tout à fait particulière, la vitesse maximale admissible à laquelle l'aiguillage peut encore être franchi. Pour une meme vitesse, le choc des aiguilles contre le châssis et la superstructure du véhicule ferroviaire est réduit. Un autre mode de réalisation de l'invention est caractérisé en ce que l'élément du moteur linéaire associé au corps de voie est disposé sur des tronçons individuels d'implantation limitée, par exemple dans des rampes, des points d'arrêt, des aiguillages et des emplacements similaires. L'élément du moteur linéaire associé aux rails est ainsi raccourci et rendu plus économique de façon tout à fait notable. Ses caractéristiques servant à raccourcir le temps de marche sont cependant pleinement efficaces car chacune des zones d'accélération doit de toute façon, en regle générale, correspondre à un tronçon déterminé. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, il est proposé que l'élément du moteur linéaire associé au corps de voie soit I"êlément.qui ne reçoit pas de courant, tandis que le champ magnétique en déplacement est produit dans l'élément du moteur linéaire appartenant au véhicule. Il est ainsi possible de coordonner de façon optimale le moteur linéaire et la commande des roues. On peut aussi régler le moteur linéaire suivant la situation de marche rencontrée. Suivant un autre mode de réalisation del'invention que l'élément du moteur linéaire associé au corps de voie soit réalisé sous forme de rail de marche. Rn conséquence, un tronçon pouvant etxe parcouru avec le moteur linéaire ne nécessite aucun élément de construction supplémentaire. On doit choisir dans ce cas un compromis entre les frais de construction et les frais d'exploitation, c'est-à-dire entre les frais correspondant à des rails réalisés de façon appropriée et des frais d'exploitation résultant d'une chute éventuelle du rendement ou de la résistance à l'usure. I1 n'est pas exclu qu'il soit possible d'utiliser pour cela les rails du réseau ferroviaire existant. La caractéristique précédente est en outre réalisée de façon telle qu'un champ magnétique mobile du véhicule ferroviaire soit associé chaque fois à tous les rails de marche, ce champ étant réalisé conjointement avec un moteur linéaire. Dans le cas de deux rails de marche on a, avec deux moteurs linéaires, non seulement un entrainement uniforme en marche rectiligne, mais on peut aussi améliorer le passage des courbes ou des aiguillages avec- une commande non uniforme. Suivant un autre mode de réalisation d.e l'invention, la mise en circuit et hors circuit dsun moteur linéaire est réglée par un détecteur associé aux roues motrices. Dans ce cas, les moteurs linéaires ne sont mis en circuit que s'il se produit un glissement inadmissible des roues et tant que ce glissement se produit. Si les détecteurs sont constitués par des détecteurs de couple, le couple transmis peut etre comparé à la position d'un commutateur de marche. Le moteur linéaire est alors en prise tant qu'un couple transmis trop faible permet de déceler un glissement elevé et inadmissible. On pourrait aussi, bien entendu, mesurer le glissement directement, par exemple en comparant la vitesse de roue et la vitesse effective. La mise en prise d'un moteur linéaire peut être prise en compte par réglage de la valeur de consigne correspondante. Si un tel réglage est suffisamment fin, on peut aussi, par exemple dans le cas de plusieurs moteurs linéaires agissant chaque fois de façon excentrée, soutenir dans le sens voulu les parcours en courbe et les freinages. Une variante de l'invention consiste en ce que le champ magnétique mobile est produit dans un élément de moteur linéaire associé au corps de voie, tandis que l'élément qui ne reçoit pas de courant est associé au véhicule. Cette réalisation a pour avantage qu'on n'est pas obligé d'amener la grande quantité d'énergie électrique nécessaire pour les accélérations très rapides au moyen d'une caténaire et d'un pantographe. Dans les rampes, les points d'arrêt ou tronçons de voie similaires agissent des champs magnétiques mobiles de valeur constante, des champs magnétiques individuels mobiles et différents pouvant être disposés l'un a la suite de l'autre. I1 est évident qu'on peut utiliser en mdme temps les deux dispositions du moteur linéaire, la disposition décrite en dernier lieu n'étant mise en oeuvre que dans les zones de pointes de charge, par exemple pour les accélérations dans les rampes. Un autre mode de réalisation de l'invention est caractérisé en ce que l'élément du moteur linéaire qui ne reçoit pas de courant est incorporé dans la construction porteuse d'un véhicule ferroviaire. On favorise ainsi en particulier la construction légère du véhicule. Mais on a aussi la possibilité de déterminer un générateur de champ magnétique stationnaire de façon telle qusil agisse aussi sur les véhicule ferroviaires classiques. On a ainsi, par exemple, la possibilité de freiner dans les courbes dangereuses les véhicules qui pourraient aller trop vite pour ramener leur vitesse à une valeur admissible. Enfin, suivant un autre mode de réalisation, il est proposé de provoquer automatiquement, à partir de l'extérieur du véhicule, la mise en circuit et hors circuit d'un moteur linéaire. On augmente ainsi dans une large mesure l'automatisme de l'exploitation et, par suite, sa fiabilité. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E-N D I C A T I O N S 10) Véhicule ferroviaire muni de roues par l'intermédiaire desquelles au moins une partie des forces nécessaires pour l'entratnement et/ou l'accélération est transmise à des rails réunis pour former un corps de voie, véhicule caractérisé en ce qu'au moins un moteur linéaire est disposé en plus de l'entraînement par roues, l'un des éléments de ce moteur étant disposé sur le véhicule tandis que l'autre élément est disposé sur le corps de voie. 20) Véhicule suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur linéaire et la commande des roues peuvent être actionnés indépendamment l'un de l'autre 30) Véhicule suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, dans les courbes du tracé de la voie, un élément du moteur linéaire associé au corps de voie est disposé pour qu'au moins une composante des forces exercées par cet élément sur le véhicule ferroviaire soit dirigée en sens inverse de la force centrifuge qui agit sur le véhicule dans les courbes. 40) Véhicule suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3,- caractérisé en ce que l'élément du moteur linéaire associé au corps de voie est disposé sur des tronçons individuels d'implantation limitée. 50) Véhicule suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'élément du moteur linéaire associé au corps de voie est ltélément qui ne reçoit pas de courant, tandis que le champ magnétique en déplacement est produit dans l'élément du moteur linéaire appartenant au véhicule. 6 ) Véhicule suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'élément du moteur linéaire associé au corps de voie est réalisé sous forme de rail de marche. 70) Véhicule suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'un champ magnétique mobile est associé chaque fois à tous les rails de marche, ce champ étant réalisé conjointement avec un moteur linéaire. 80) Véhicule suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la mise en circuit et hors circuit d'flan moteur linéaire est réglée par un détecteur associé aux roues motrices. 90) Véhicule suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le champ magnétique mobile est produit dans l'élément du moteur linéaire associé du corps de voies l'élément qui ne reçoit pas de courant étant associé au véhicule. 100) Véhicule suivant la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément du moteur linéaire qui ne reçoit pas de courant est incorporé dans la construction porteuse du véhicule. 110) Véhicule suivant lrune quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la mise en circuit et hors circuit d'un moteur linéaire est provoquée automatiquement à partir de l'extérieur du véhicule.