Brevet FR2306112A1 — publié le 19761029

L'invention concerne un système réglable de freinage à courants de Foucault pour véhicule sur rails. Elle s'applique en particulier au freinage des véhicules à grande vitesse, et à fréquence de circulation élevée. Le mode de freinage à courants de Foucault est bien connu: un inducteur comprenant un noyau magnétique et un bobinage solidaires du véhicule à freiner agit sur un induit qui peut être soit une partie tournante du véhicule (moteur, tambour ou disque fixés sur un arbre, roue), soit une partie fixe (rail de roulement ou rail spécial). La place disponible sous la caisse des véhicules sur rails n'est pas suffisante pour permettre d'installer à la fois un système de freinage sur le rail et un système de freinage sur les roues. On utilise donc un seul de ces systèmes de freinage, le plus fréquent étant le freinage sur rail. Mais ce mode de freinage sur rail présente deux inconvénients. D'abord, l'entrefer existant entre l'inducteur et le rail est déterminé une fois pour toutes, ce qui nécessite de régler le courant dans l'inducteur pour faire varier la force de freinage sur le rail. Ensuite, dans le cas où il faut freiner, sur une même section de voie, des rames de véhicules se succédant à très grande fréquence, on risque un échauffement exagéré du rail. On sait en effet que les échauffements produits dans les induits par les courants de Foucault sont d'autant plus grands que les freinages sont puissants et qu'ils sont exécutés à fréquence élevée. C'est le cas des ralentissements imposés aux convois (entrée en gare, travaux, limites de vitesse normale à respecter). Le système de freinage selon l'invention permet d'une part, de faire varier l'effort de freinage total exercé à la fois sur le rail et sur les roues du véhicule sans réglage nécessaire du courant d'excitation des bobinages de l'inducteur et d'autre part, de limiter l'échauffement du rail dans le cas d'un service intensif. En effet, il utilise un noyau ferromagnétique unique et des enroulements permettant à la fois le freinage sur le rail et le freinage sur les roues. Un dispositif élévateur-abaisseur (par exemple des vérins a deux positions limites, haute et basse), permet de déplacer le noyau ferromagnétique dans un plan verti cal et de le rapprocher soit du rail, soit des roues, en modi fiant ainsi en sens inverse, les entrefers correspondants. On obtient un réglage possible du freinage sur rail et du freinage sur roue, l'un variant en sens inverse de l'autre, avec l'avantage d'une répartition des échauffements entre le rail et les roues. L?utilisation des deux freinages en même temps permet d'augmenter la force de freinage totale pour un même échauffement Elobal(rail-roues) ou de diminuer l'échauffement global (rail-roues) pour une même force de freinage totale. Le système de freinage selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte - un noyau ferromagnétique en forme de barreau s'étendant paral lèlement à un rail entre deux roues consécutives dudit véhicu le et solidaire de celui-ci, ledit noyau étant muni à chaque extrémité d'un épanouissement épousant la forme du bandage de la roue adjacente avec un bec s'engageant entre le rail et la roue et portant deux enroulements inducteurs, le premier étant disposé longitudinalement face au rail, le second étant dispo sé sur les épanouissements face au bandage de la roue, - des moyens pour déplacer verticalement ledit noyau ferromagnéti que entre une position haute correspondant au noyau ferromagné tique rapproché des roues et éloigné du rail, et une position basse correspondant au noyau ferromagnétique rapproché du rail et éloigné des roues, - des moyens pour exciter simultanément les deux enroulements inducteurs de manière que leurs flux s'additionnent dans les épanouissements. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et des figures annexées où le système selon l'invention est représenté avec une moitié seulement du noyau ferromagnétique, en position basse sur la figure 1, en position haute sur la figure 2, avec un épanouissement muni de flasques sur la figure 3 et suivant une coupe AB de la roue et des flasques de la figure 3, sur la figure 4. Sur la fig. 1, sont représentés la moitié gauche d'un noyau ferromagnétique 1 comportant un premier enroulement 2 à pôles alternés, disposé sur le côté 3 faisant face au rail 4. L'épanouissement 15 du noyau ferromagnétique 1 épouse la forme du bandage 7 de la roue adjacente 8 et comporte un bec 5 stenga- geant entre le rail 4 et la roue 8. L'épanouissement 15 est également muni d'un second enroulement 6 disposé en face du bandage de la roue. La moitié droite du système (non représentée sur le dessin) est symétrique de la moitié gauche par rapport au plan vertical 14. Le premier et le second enroulement sont montés par exemple en série et peuvent être alimentés en courant alternatif ou en courant continu. Leur alimentation est telle que leurs ampères-tours s'ajoutent aux extrémités du noyau 1. Le dispositif élévateur-abaisseur du noyau magnétique 1 est représenté en 9 par un vérin à double effet. Le mouvement du noyau magnétique se fait dans le plan vertical. L'entrefer entre la roue et le noyau magnétique est représenté en 10. L'entrefer entre le rail et le noyau 1 est représenté en 11. La ligne en pointillés 12 représente une ligne de force du flux qui traverse deux fois chaque entrefer 10 et 11, la ligne en pointillés 13, les lignes de force du flux qui traverse ces entrefers une seule fois. Sur la fig.3, le bec 5 est prolongé par un flasque 16 qui peut exister de chaque côté de la roue. Les deux flasques 16 de la fig. 3 sont représentés en coupe selon AB sur la fig. 4 ainsi que la roue 8, le second enroulement 6 et le noyau 1. Les lignes de force du flux à travers les flasques 16, la roue 8 et le noyau 1 sont représentées en 17 et 18. Le fonctionnement et l'utilisation de ce système peuvent être expliqués de la façon suivante - Le premier cas à considérer est comme il a été dit plus haut, le freinage d'un grand nombre de véhicules sur une mme section de voie. Le système de freinage est mis dans la position.haute de la figure 2. L'entrefer 10 est plus petit que l'entrefer il; la part du freinage sur rail est réduite pour limiter l'échauffement du rail. Les lignes de force 12 montrent que le premier enroulement 2 renforce le freinage exercé par le second enroulement 6 sur le bandage 7 de la roue. On peut augmenter la force de freinage sur les roues en utilisant les flasques 16 (fig.3), ce qui permet de diriger le flux magnétique vers les faces latérales des roues* d'augmenter la surface d'entrefer et donc la force de freinage. - Le deuxième cas à considérer est celui du freinage d'urgence ou de sécurité. Il ne s'agit plus d'un freinage répétitif sur une même section de voie. C'est pourquoi l'échauffement du rail n'est plus à craindre. I1 faut de toute manière freiner le plus vite possible et par conséquent utiliser la force de freinage maximale. Le système de freinage est mis dans la position basse de la figure 1. L'entrefer 10 est beaucoup plus grand que l'entrefer 11. La part du freinage sur roues est réduite, ce qui permet en même temps d'éviter le patinage des roues sur le rail. De la m- me manière, les lignes de force 12 montrent que le second enroulement 6 renforce le freinage exercé par le premier enroulement 2 sur le rail 4. La disposition mécanique du système de freinage selon l'invention, avec une position haute et une position basse, permet d'avoir deux valeurs particulières de freinage global (railroues) différentes, sans avoir à modifier le courant alimentant les freins. Pour être efficace, ce mode de freinage demande des puissances relativement élevées pour l'excitation des enroulements. Aussi ceux-ci sont alimentés par les moteurs de traction du véhicule ou des véhicules voisins, qui fonctionnent alors en génératrices de freinage. Le règlage du freinage est obtenu de la façon suivante: le système de freinage étant en position haute, on alimente les enroulements 2 et 6 avec le courant maximal disponible sur les moteurs de traction fonctionnant en génératrice. On abaisse en ou suite le système de freinage au moyen des vérins/de tout dispo- sitif mécanique approprié pour obtenir lteffort de freinage maximal désiré. Dans une variante de l'invention, au moins un des flasques 16 est muni d'un bobinage inducteur complétant l'action de celui qui est placé sur l'épanouissement 15 adjacent. Une application industrielle de cette invention est particulièrement indiquée dans le cas où le freinage en recupéra- tion sur le réseau est impossible (cas des sous-stations d'alimentation du réseau de traction, équipées de diodes au lieu de commutatrices). REVENDICATIONS 1.- Système réglable de freinage à courants de Foucault pour véhicule sur rails, caractérisé en ce qu'il comporte: - un noyau ferromagnétique en forme de barreau s'étendant paral lèlement à un rail entre deux roues consécutives dudit véhicule et solidaire de celui-ci, ledit noyau étant muni à chaque extré mité d'un épanouissement épousant la forme du bandage de la roue adjacente avec un bec s'engageant entre le rail et la roue, et portant deux enroulements inducteurs, le premier étant dis posé longitudinalement face au rail, le second étant disposé sur les épanouissements face au bandage de la roue, - des moyens pour déplacer verticalement ledit noyau f-erromagnéti que entre une position haute correspondant au noyau ferromagné tique rapproché des roues et éloigné du rail, et une position basse correspondant au noyau ferromagnétique rapproché du rail et éloigné des roues, - des moyens pour exciter simultanément les deux enroulements in ducteurs de manière que leurs flux s'additionnent dans les épa nouissements 2.- Système de freinage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque épanouissement face au bandage d'une roue est prolongé par un flasque ferromagnétique de part et d'autre de ladite roue. 3.- Système de freinage selon la revendication 2, caractérisé en ce que au moins un desdits flasques porte une partie du second enroulement inducteur.