Brevet FR2279835A1 — publié le 19760220

La présente invention concerne des aiaéliorations dans les wagons "chauds" pour fours à coke manutentionnant le coke depuis les fours Jusqu'au quai & coke ou d'autres points de ré- ceptioa en passant par l'opération d'extinction. Cette invention se rapporte également à un système de commande de wagons à fours à coke. La pratique habituelle des fours à coke du type à récupération des sous-produits consiste à pousser le contenu de chaque four dans un wagoa à coke chaud défilant à vitesse lente devant le four, en s'efforçant d'obtenir une répartition régulière du coke dans le wagon. Le wagon est remorqué par une locomotive séparée et la locomotive et le wagon, ont tous deux des méca- nismes de freinage mécanique permettant de contrdler en partie le positionnenent du wagon en différents points da réseau de voies. Il y a une tendance vers la complète automatisation et le fonctionnement sans conducteur du système wagon-locomotive. Cependant, on a constaté que les mécanismes de freinage utilisés jusqu'à présent sont très coûteux et difficiles à maintenir à la précision nécessaire pour un fonctionnement automatique lorsqu'un grand nombre de fours doivent être desservis par le véhi- cule. Ces difficultés sont augmentées par la nécessité de contrêler le freinage au moyen d'une chaîne indirecte de processus électrique passant par des processus pneumatique et mécanique. Parce que la locomotive constitue actuellement un véhicule séparé, la traction est gênée par la présence d'une charge roulante qui ne contribue pas i l'adhérence sur les rails, ce qui limite les performances possibles particulièrement sur les voies souvent humides et sales que l'on rencontre dans cette opération. Les limitations décrites ci-dessus des wagons à coke utilisés jusqu'à présent, entraînent un positionnement initial iaexact du wagon devant le four quelque soit l'état de la voie et l'impossibilité d'obtenir un défilement uniforme devant le four, ce qui entraîne une répartition irrégulière du coke dans le wagon et des cycles lents. Une répartition irrégulière du coke dans le wagon entraîne une extinction irrégulière et des teneurs en humidité variables dans les produits. Le but de la présente invention est de réaliser un wagon à coke chaud amélioré qui ne souffre pas de ces problèmes et qui peut être contr8lé plus facilement avec précision pour obte nir des vitesses de défilement devant les fours plus uniformes et des cycles de travail des wagons plus courts, permettant d'augmenter la taille des installations de four desservies par un seul wagon à coke chaud avec une disponibilité plus grande de ce wagon, des dépenses plus faibles et une qualité de coke plus constante. Un autre but est de réaliser un système pour le contrôle du wagon à coke chaud. Invention a pour objet un wagon sur rail pour transporter le coke chaud d'un point à un autre, comprenant un châssis, supportant un conteneur de chargement, plusieurs boggies munis de cadres-supports montés à pivotement sur un axe central généralement vertical par rapport au châssis, au moins deux moteurs électriques de traction, entratnant au moins le boggie avant; ledit boggie avant étant situé au point où se trouve le poids maximal du wagon, et enfin des moyens de commande assurant à la fois les couples avant et arrière par lesdits moteurs. Le wagon selon l'invention combine la locomotive et le wagon pour réduire le problème de l'effort de traction et utilise aussi un freinage moteur direct pour rendre les perforsan- ces indépendantes du freinage mécanique. Ceci améliore la disponibilité en service et l'entretien tout en permettant un con truble précis et plus rapide du positionnement et de la vitesse de défilement du wagon devant les fours, ce qui réduit la durée totale des traJets et augmente le débit de coke par wagon. Le freinage mécanique est utilisé seulement à l'arrêt et en secours. La traction bénéficie de l'application sur les roues motrices d'une fraction du poids total aussi grand qu'on le désire. L'invention a aussi pour obJet un système de commande de wagon à coke chaud comprenant un régulateur de vitesse pour les moteurs de traction du wagon, des moyens de commande pour ledit régulateur de vitesse permettant de modifier la régulation appliquée par ledit régulateur de vitesse à la suppression du patinage des roues et un circuit régulateur de position relié audit régulateur de vitesse pour positionner le wagon avec précision en un point pré-déterminé. Le système de commande décrit ci-dessus est de préférence monté sur le wagon à coke chaud décrit ci-dessus afin de réaliser un meilleur ensemble wagon/systèee de commande dont les avantages deviendront apparents plus loin. On décrira ci-desseus un mode de réalisation préféré de l'invention en se référant aux dessins annerés dans lesquels : La figure 1 représente une vue en élévation latérale partielle d'un wagon à coke chaud selon l'invention; la figure 2 est ne vue en plan partielle di wagon avec le conteneur de coke éclaté pour montrer le beggie de traction; la figure 3 est un schéma du système de commande du wagon, et; la figure * montre des graphiques comparant la performance d'un wagen du type de ceux utilisés jusqu'à présent avec un wagen selon l'invention. En se référant d'abord air figures 1 et 2, le wagon à coke doit inclure un châssis 1 suppertant un conteneur de chargement 2 recevant le coke et basculant au moyen Lu mécanisme 3 afin de décharger le coke du bac 2 à la fin du cycle. Le châssis 1 est supporté par deux boggies 4, dont un seul est représenté. L'autre boggie est situé vers l'arrière du châssis 1 tandis que le beggie 4 est legé aussi lein que possible à l'arrière de la cabine centrale du wagon afin d'assurer dans toute la mesure du possible le transfert du poids sur ce boggie. Dans cette réali- sation, le poids Lu boggie 4 avec un conteneur plein de coke est de 67 tennes à comparer avec les 20 tennes correspondant au wagan réalisé jusqu'à présent avec ne locomotive séparée Lent le poids total Le l'ensemble est Le 100 tonnes. Le boggie 4 a un cadre-suppert 6 qui est monté à pivotement sur le châssis 1 auteur d'un axe contral et généralement vertical. Le cadre 6 est muni de quatre roulements fermés 7 qui supportent les extrémités des axes des roues 8. Les axes sont entraînés par des moteurs shunt M1 et M2 à courant continu qui sont totalement blindés en raison de l'environnoment contenait de la vapeur et de l'eau à la station L'extinction. Les freins à commande hydraulique 9 sont disposés de façon à amener les plaquettes Le frein en contact avec les faces usinées sur une roue 8 de chaque jeu de roues . Ces freins à disque sont utilinés pour le stationnement et en cas de secours car le freinage principal du wagon est assuré par récupération par les moteurs M1 et M2. Chaque frein 9 est muni dan ressort de sécurité 10 qui est relâché au moyen d'un mécanisme à commande hydraulique (non représenté). les moteurs d'entrainement M1 et M2 fonctionnent sous la commande d'un systeme à circuit fermé représenté sur le schéma de la figure 3. Dans le présent mode de réalisation, les élé ment s du système de commande sont logés dans la cabine de commande bien que ceci ne soit pas nécessaire car le système de commande ou toute section de ce système peut être logé en un point de commande centrale et le courant de commande amené au moyen des rails et d'un équipement collecteur associé. En se référant maintenant à la figure 3, celle-ci montre que, en commande automatique, le système de commande reçoit des instructions programmées venant d'un système d'automation 15 commandé à la main ou à partir d'une mémoire d'ordinateur en un point de commande centrale par l'intermédiaire d'une liaison radio double qui transmet également les informations concernant la position du wagon au système d'automation 15.Les ordres codés concernant l'accélération, la décélération, les vitesses et la direction du wagon à coke, nécessaires pour optimiser la durée des cycles de travail, sont transmises de l'automation 15 à un récepteur 16. le récepteur 16 excite à son tour les bobinages des relais avant et arrière 17 et 18 et le relais de référence de vitesses 19 de façon à fermer les interrupteurs de référence de vitesses correspondants indiqués par les numéros 17', 18' et 19'. les informations de commande codées passent alors dans un interface logique 20 et un compteur 21 qui est actionné par les informations de vitesse ainsi reçues, puis à un convertisseur digital/analogique 22 qui émet un signal de vitesse désiré à partir de l'information venant du système d'automation 15.La sortie analogique du convertisseur 22 est élevée au carré afin d'assurer la linéarité au signal de vitesse désiré. le signal de vitesse désiré est envoyé dans une unité de multiplication et de comparaison 23 qui reçoit aussi des informations sur la vitesse réelle du wagon par l'intermédiaire d'un module de détermination de vitesse 24 branché à la sortie B du tachymètre à impulsion S commandé par une roue t @ @@@ vide sur le véhicule. L'unité de multiplication et de comparaison 23 fonctionne de façon à envoyer un signal analogique destiné à maintenir les relais de programme 25 (12 672 m.ph), 26 (4.827 m.p.h) et 27 (vitesse de défilement 1;609 m.p.h) par l'intermédiaire d'une mémoire de référence de vitesse 30. Comme mentionné ci-dessus, le positionnement précis du wagon devant un four à coke est critique et pour cette raison le circuit de contrôle comprend un régulateur de position, en boucle fermée, comprenant un compteur 32 excité par un interrupteur 33 commandé par un signal d'arrêt venant du système d'automation 15. lie compteur 32 est relié à un convertisseur digital/analogique 33, similaire au 22, et un multiplicateur analogique 34 relié, par l'intermédiaire d'un isolateur de tension 35, au régulateur de vitesse 39 par 1'intermédiaire du relais d'arrêt 36. lie système d'automation excite les relais de direction et de vitesse 17 ou 18 et 25 à 27 et le wagon est accéléré ou ralenti selon un profil de vitesse déterminé par un générateur de rampe 37 relié par l'intermédiaire de résistances de polarisation convenables aux commutateurs des relais de référence de vitesse 25' à 27'. lie générateur de rampe 37 est relié par l'intermédiaire du relais d'arrêt 36 à un circuit ou boucle de commande Ward Léonard 38 comprenant un circuit régulateur de vitesse extérieur 39, un circuit limiteur de courant 40 et un circuit régulateur de courant interne 41, branchés en boucle fermée par l'intermédiaire d'un pont anti-parallèle 45 (thyristorisé et commandé) gui est relié au bobinage de champ 42 d'un générateur à courant continu 43 alimentant les moteurs M1 et M2 (références Â-Â). lies signaux de restauration de la vitesse et du courant proviennent de 46 et 44 respectivement. La vitesse de chacun des moteurs M1 et !2 est contrsslée par des générateurs tachymétriques multipolaires à courant alternatif 46 et 47 respectivement. La sortie du générateur tachymétrique 46 est à son tour controlée par un détecteur à rotation de phase 48 qui détecte le déphasage relatif entre deux phases du générateur tachymétrique 46 afin de déterminer si le wagon se déplace en marche avant ou en marche arrière. Ce circuit logique commande ou bien un relais de direction avant 49 pour fermer le commutateur avant 49' si le wagon se déplace en avant ou un relais de marche arrière 50 pour fermer le commutateur arrière 50' si le wagon va en arrière. Cette disposition est telle que la polarité correcte de réaction de la sortie du pont redresseur 51 branché à la sortie du générateur tachymétrique 46 est commutée sur le régulateur de vitesse 39. La sortie du générateur tachymétrique 47 est également redressée par un pont redresseur semblable 52 et le côté posi tif de ce pont 52 est relié, ainsi que le c8té négatif du pont 51 à l'entrée du circuit 53 de détection de patinage. Ge circuit comprend essentiellement un amplificateur d'erreur de vitesse qui compare les sorties des générateurs tachymétriques 46 et 47 et qui amplifie le signal de différence après qu'est surmontée une polarisation ou plage morte qui empêche que des petites différences de vitesse produisent des signaux de sortie.Le signal "différencet' est appliqué au circuit limiteur de courant 40 de la commande de boucle 38 afin de réduire le couple d'accé lération ou de ralentissement des moteurs NI et M2 jusqu'à ce que la traction soit reprise. Le signal différence sert également à déclencher une bascu le de Schmitt 54 qui excite à son tour un relais 55 pour fermer le commutateur 55' pour maintenir le générateur de pente 37 (générateur de rampe) à sa position. Ceci sert à empêcher le générateur de rampe de continuer à fonctionner pendant que les roues patinent et pendant qu'une correction est appliquée de fa çon à maintenir le profil ou programme pré-déterminé d'accélé ration ou de ralentissement et à obtenir une correction plus rapide. On réalise d'après ce qui précède que le wagon est accéléré ou freiné en accord avec le profil de vitesse optimal prédéterminé pour la localisation en question obtenue par l'envoi du signal de sortie du générateur 37 dans le circuit de controle 38 Lorsque la vitesse programmée est atteinte, elle est maintenue par la boucle de commande 38 Jusqu a ce que le système d'automation 15 ordonne au wagon de ralentir à une distance donnée de sa destination. Si la vitesse programmée n'est pas atteinte avant que l'instruction de ralentissement soit reçue, le convertisseur 22 émet le signal désiré pour la décélération en fermant 31 via la commande de vitesse de défilement. 'l'unité de comparaison et de multiplication 23 compare la sortie de 22 avec la vitesse réelle 24. Lorsque la vitesse désirée est supérieure à la vitesse réelle, les moteurs accélèrent selon le programme. Lorsque la vitesse réelle dépasse juste la vitesse prévue, produite par 21 et 22, les moteurs sont commutés sur la vitesse de défilement et sont décélérés selon le programme jusqu'à ce que cette vitesse soit atteinte. Ceci est programmé de façon à se produire à faible distance avant le point de destination afin d'empêcher tout dépassement.Lorsque la vitesse de défilement est atteinte et qu'un signal d'arrêt est reçu de l'automation 15, le compteur 34 est activé de façon à permettre au régulateur de position de positionner exactement le wagon au point d'arrêt désiré. lorsque le véhicule est arrêté pour un certain temps, on utilisé les freins mécaniques pour l'immobiliser. Faisant référence au graphique comparatif vitesse/distance de la figure 4 dans laguelle la performance du wagon à coke selon l'invention est représentée en trait plein, tandis que celle d'un wagon du type en usage jusqu'à présent avec locomotive séparée, moteurs-série à courant continu et freinage pneumatique est représenté par le trait pointillé. lie trait continu représente leprofil omtimum pour un wagon réalisé selon la conception décrite ici et il est clair que son cycle de travail est beaucoup plus court que celui du wagon du modèle habituel. Dans des essais effectués sur le système décrit, la durée de cycle moyenne pour une installation classique de 132 fours à coke est de 4 minutes 30 secondes, tandis que le meilleur temps avec un wagon de type classique entièrement automatisé et optimisé ou commandé à la main est d'environ 5 minutes 30 secondes. La réalisation décrite utilisait des moteurs shunt à courant continu car le site pour lequel le wagon à coke était prévu avait comme seule source d'énergie, une alimentation en courant continu à tension constante. Sar un autre site le générateur serait remplacé par un redresseur à thyristors alimentant les moteurs, directement à partir du 415 volts 50 Hz triphasé. REVEKDICAUIONS 1. Wagon sur rail pour transporter du coke chaud d'un point à un autre caractérisé en ce qu'il comprend un chassis supportant un conteneur de chargement, plusieurs boggies munis de cadres-supports montés à pivotement sur un axe central gé néralement vertical par rapport au chassies, au moins deux moteurs électriques de traction entraînant au moins le boggie avant, ledit boggie avant étant situé au point du wagon où la charge est maximale, et enfin des moyens de commande assurant grâce auxdits moteurs les couples avant et arrière. 2. Système de commande pour wagon à coke chaud, caractérisé en ce qu'il comprend un régulateur de vitesse pour les moteurs de traction du wagon, des moyens de commande pour ledit régulateur de vitesse, un circuit de détection de patinage des roues relié audit régulateur de vitesse afin de modifier la régulation appliquée par ledit système de régulation de vitesse afin de supprimer le patinage des roues et un circuit régulateur de position relié audit régulateur de vitesse pour positionner exactement le wagon à une position pré-déterminée. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit de détection de patinage comprend un amplificateur d'erreur de vitesse recevant des signaux représentatifs des vitesses de deux des moteurs d'entrainement, ledit amplificateur ayant une polarisation telle qu'aucune sortie n'apparat jusqu'à ce qu'une différence significative de vitesse soit détectée, ladite sortie étant appliquée au régulateur de vitesse pour réduire le couple d'accélération ou de freinage desdits moteurs. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le régulateur de vitesse comprend une boucle de commande comprenant un circuit régulateur de vitesse extérieur, un circuit limiteur de courant et un circuit régulateur de courant intérieur, reliés en boucle fermée aux bobinages de champ d'un générateur à courant continu fournissant le courant aux mo- teurs, ladite sortie de l'amplificateur étant reliée audit circuit limiteur de courant. 5. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit circuit régulateur de position comprend un compteur excité par une commande d'arrêt et des circuits recevant des impulsions représentatives de la position et de la vitesse du wagon et de ladite sortie du compteur, lesdits circuits recevant des impulsions représentatives du wagon et de ladite sortie du compteur, lesdits circuits fonctionnant de façon que le régulateur de vitesse ralentisse le wagon jusqu'à l'arrêter à la position désirée. 6. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un générateur de rampe de référence branché audit régulateur de vitesse pour contrôler le taux auquel lesdits moteurs sont accélérés ou ralentis et les moyens pour arrêter le fonctionnement dudit générateur de rampe lorsque ledit amplificateur émet un signal de sortie. 7. Système selon la-revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend de plus des circuits pour déterminer une vitesse prévue pour le wagon à partir des informations reçues d'une station de contrôle centrale, des circuits pour déterminer la vitesse réelle du wagon à partir d'un générateur d'impulsions branché sur une roue tournant à vide du wagon et des circuits pour comparer lesdites vitesses et pour amener le régulateur de vitesse à ralentir le wagon en cas de différence pré-déterminée entre les vitesses. 8. Wagon pour transporter du coke chaud d'un point à un autre, caractérisé par la combinaison comprenant un chtssis supportant un bac de chargement, plusieurs boggies- munis d'un cadresupport monté à pivot autour d'un axe central généralement vertical par rapport au chassies, au moins deux moteurs électriques de traction entraînant au moins le boggie avant, ledit boggie avant étant situé au point de charge maximal du wagon. et des moyens de commande assurant grâce auxdits moteurs les couples avant et arrière, et un système de commande pour ledit wagon à coke comprenant un régulateur de vitesse pour les moteurs de traction du wagon, des moyens de commande pour ledit régulateur de vitesse, un circuit de détection de patinage des roues relié audit régulateur de vitesse de façon à modifier la régulation appliquée par ledit régulateur de vitesse pour supprimer le patinage des roues et un circuit régulateur de position branché de façon à positionner le wagon à une position pré-détersinée. 9. Dans un système d'extinction de coke, un wagon pour transporter du coke chaud depuis un four à coke jusqu'à la sta tion d'extinction, caractérisé en ce qu'il comprend un chassis supportant un bac de chargement, plusieurs boggies à roues montés à pivot sur le châssis, et un système de commande pour ledit wagon commandé en option par un dispositif d'automation programmé de façon à accélérer, freiner, arreter et démarrer le wagon selon un programme nécessaire pour avoir un cycle optimal par rapport au trajet, et en ce qu'il est prévu un perfectionnement comprenant au moins un boggie avant entraîné par des moteurs électriques de traction, ledit boggie avant étant situé au point de charge maximale dudit wagon, ledit système de commande comprenant un circuit régulateur de vitesse pour assurer la régulation des couples avant et arrière, desditsmoteurs, et un circuit de détection de patinage pour engendrer un signal en cas de différences significatives de vitesse entre lesdits moteurs, ledit signal étant appliqué audit circuit régulateur de vitesse pour modifier la régulation afin de supprimer le patinage. 10. Perfectionnement selon celui de la revendication 9, caractérisé en ce que ledit système de commande est celui de la revendication 4. ll Perfectionnement selon celui de la revendication 10, caractérisé en ce que le système de commande est celui de la revendication 7. 12. Perfectionnement selon celui de la revendication 11, caractérisé en ce que ledit système de commande est celui de la revendication 5.