Brevet FR2327898A1 — publié le 19770513

Ce système de transport en commun par voie ferrée, génésalement souterrain, est destiné à permettre d'obtenir simultanément un débit important une grande vitesse interstations, condition nécessaire d une vitesse commerciale élevée, et une limitation de la puissance des moteurs et corrélativement de la dépense d'énergie, objectifs généralement antinomiques dans les systèmes classiques de transport en commun, où, généralement, on s'efforce de réaliser des lignes au profil en long aussi peu accidenté que possible, pour éviter les difficultés des démarrages dans les sections en rampe, et pou.r ne pas allonger trop les distances de reinage dans les sections en pente. S cet effet, ce système de transport est caractérisé e.- ce que le profil de la ligne est en montagnes russesavec des bosses c@rvilignes à faible rayon de courbure1 pouvant descendre par exemple à une valeur à l'ordre de 400 m,raccordées à des portions e:- forte pente pouvant atteindre par exemple une valeur de l'ordre de 10 %, de longueur pernettant d'atteindre rapidement les vitesses. maximales prévues, racoordées par des portions creuses, curvilignes, à grand rayon de courbure de l'ordre de 2.000m par exemple,et en ce que les cantons en lesquels cette ligne est divisée, de façon classique, sont tels que le centre de gravité de tout train arrêté, à la limite d'un canton, en pleine voie ou dans une station, coïncide avec le sommet d'une bosse du profil en long de la voie, ou se trouve légèrement a@-delà d'un tel sommet, le cantonnement est par bloc absolu, et régulier, c'est-à-dire que la durée de franchi@- sement de tous les cantons est à peu près la même, et les sect@ons de voies à quai, où l'arrêt des trains est prévu pour la montée et la descente des voyageurs, sont placées à l'extrémité aval d'un canton, ie signal de départ étant placé à la limite de ce cantons mes pentes p raccordant les bosses aux creux curviligres, et les rampesrraccordantles creux curvilignes aux bosses curvilignes peuvent, bien entendu, ne pas avoir des déclivités constantes. Du fait de ce caractéristiques, tolet démarrage, sont après un arrêt à quai. @oit après un arrêt accidentel, à l'extrémité avant d'un canton, est un démarrage en pente, où, sous l'action combinée de la pesanteur et des moteurs, la rame prend @@@très forte accélération. De même, tout arrêt d'une rare est précédé d'une période de ralentissement en rampe, où, sous l'action combinée des freins et de la pesanteur, la rame subit une forte décélération. Le travail d'accélération de la pesanteur se mesurera approximativement par la dénivellée entre le sommet, à partir duquel le train démarre, et le bas de la pente qu'il parcourt ensuite Le travail de freinage de la pesanteur se mesurera approximativement par la dénivellée entre, d'une part, le pied de la rampe qui conduit à la station vers laquelle se dirige le train et, d'autre part, le sommet où se trouve cette station. Du fait de l'importance de la contribution de la pesanteur à l'accélération ou à la décélération des rames, il devient possible, tout en réduisant la puissance des moteurs et des freins, et, corrélativement la consommation d'énergie, de réaliser des accélérations très fortes jusqu'à une vitesse très élevée, et de très fortes décélérations, à partir d'une vitesse très élevée; en fait, le taux moyen de ces accélérations jusqu a une vitesse très élevée et de ces décélérations à partir d'une vitesse très élevée pourra atteindre les maxima normalement admis en fonction du confort des voyageurs. Il sera ainsi possible d'obtenir des vitesses moyennes interstations très élevées. Cependant, le temps de franchissement d: canton directeur, c'est-à-dire le canton le plus long à parcourir, compte tenu éventuellement du temps d'arr8t à la station qu'il peut comporter à son extrémité aval, de même que celui de tous les autres cantons, entant très court, un débit élevé pourra entre assuré puisque ce débit est en raison inverse du temps de franchissement du canton directeur. Les possibilités de réalisation d'un tel système peuvent etre groupées en deux catégories, suivant que le nombre des stations est égal au nombre des sommets de la ligne ou inférieur à ce nombre. Dans le premier cas, qui sera celui où toutes les stations seront relativement peu éloignées ltune de l'autre, le cantonnement sera de station à station. Dans le second cas, qui sera celui où certaines stations seront relativement éloignées l'une de l'autre, les interstations correspondantes pourront être divisées en deux cantons ou plus. D'autre part, dans le cas d'un tracé souterrain, le profil en long amènera à placer les stations près de la surface, tandis que la ligne entre les stations s'enfoncera rapidement et passera à grande profondeur. Dans ces conditions, le percement des tunnels ne rencontrera que peu d'obstacles et des tracés rectilignes ou à grand rayon pourront généralement être adoptés. Plusieurs modes de réalisation de l'invention sont décrits ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue schématique du profil en long d'un cantons de la voie ferrée. La figure 2 est une vue schématique en plan de la ligne suivant un premier mode de réalisation. Les figures 3 à 5 sont des vues analogues de quatre autres modes de réalisation. Chaque canton de la voie ferrée a le profil en long que montre schématiquement la figure 1; il est limité à chacune de ses extrémités, de façon classique, par des signaux On-i et On, disposés au-delà des sommets Sn-1 et Sn de la ligne; le début de chaque canton est constitué par une portion en pente p, dans laquelle, le rame, soumise à une forte accélération due à la pesanteur, s'ajoutant à celle conférée par ses moteurs, peut prendre rapidement une très grande vitesse; cett-e postion en pente est suivie d'une portion en rampe r, où la rame subit une forte décélération due à la pesanteur. La pente pourra eAtre plus accentuée au début du canton pour que--la rame atteigne rapidement la vitesse maximale désirée, et plus faible ensuite po.lr maintenir sans l'augmenter cette vitesse se même, la rampe pourra être plus accentuée en fin de canton pour le ralentissement, ou l'arrAt final, qu'à son début. Les stations seront obligatoirement situées sur des bosses du profil en long, mais toutes les bosses ne seront pas obliga toirement nanties d'une station; les bosses sans stations sont des limites de cantonnement. Du-fait de la rampe qui les précède, elles sont franchies à vitesse réduite en exploitation normale. En cas de circulation irrégulière, l'arrêt y est donc obtenu facilement. De même le démarrageaprès cet arrêt est rapide, du fait de la pente qui existe immédiatement à l'aval du point d'arrêt. Suivant un premier mode de réalisation, la ligne est à double voie, chaque voie étant affectée à un sens de circulation. La figure 2 montre schématiquement une.de ces voies sur laquelle les rames circulent toutes dans le sens de la flèche. Chaque station est divisée en deux demi-stations, chaque demi-station étant affectée à un sens de circulation. Les deux demi-stations sont implantées dans la même zone urbaine à desservir, mais peuvent entre pas juntaposées, étant dans ce cas éventuellement reliées entre elles par un moyen de transport hectométrique. Un tunnel est affecté à chaque sens de circulation, chaque tunnel étant élargi, au droit des demi-stations Sn où la voie se dédouble, par deux aiguillages, le -premier P pris en pointe et le second T en talon, pour encadrer un quai: central Q; il y a donc entre P et T deux sections de voie à quai. L'aiguillage P est manoeuvré immédiatement après le passage d'une rame, soit automatiquement par l'action de cette rame, soit par l'action d'un aiguilleur agissant par une télécommande. Dans ces conditions, le canton Cn comprenant la station Sn est compose de la partie de voie unique entre cette station Sn et la station précédente Sn - 1, et alternativement de l'une ou de l'autre des sections de voie à quai dans la station Sn. Dans chaque station, les rames successives sont reçues alternativement sur l'une ou l'autre des deux sections de voie à quai, ce qui permet d'augmenter beaucoup le débit de la ligne puisque le canton qui contient une station se trouve libéré dès l'arrivée d'un train dans cette station, ou plus exactement dès que ce train a franchi l'aiguillage P qui commande cette station. Au contraire, s'il n'y avait qu'une seule section de voie à quai dans la station, il faudrait attendre, pour que le canton contenant la station soit libéré par un train, qu'après le départ decedernier, sa queue ait dépassé la limite du quai. Un autre avantage de ce schéma est la possibilité d'une réalisation progressive des travaux : on peut en effet, en première étape, ne mettre en service qu'un des deux tunnels finalement prévus, et l'exploiter à voie unique suivant le cinquième mode de réalisation qui sera décrit plus loin. On peut aussi, en première étape, mettre en service l'un des deux tunnels finalement prévus, et une partie de l'autre, et prévoir temporairement deux exploitations à voies uniques indépendantes mais complémentaires. Par cette réalisation progressive des travaux d'infra- structure, on a ainsi la possibilité d'un certain étalement des dépenses dans le temps et de leur ajustement à la progression du trafic : évitant des dépenses prématurées, on peut diminuer la valeur actualisée du coût de l'infrastructure. Suivant un second mode de réalisation illustré par la figure 3, la ligne ne dessert que deux stations, qui sont donc deux terminus qu'on désigne ci-après terminus sud Ts et terminus nord Tn. Elle les relie par une voie unique; il n'y a qu'un seul canton. Chaque statIon, qui est donc un terminus, comporte deux voies à quai commandées par une aiguille de dédoublement I > D (DS au Sud, DN au Nord), qui donne alternativement la déviation à droite et à gauche; il y a ainsi quatre postes à quai (SO et SE au Sud, NO et NE au Nord). Il y a trois rames en service. A l'ouverture du senTice, une rame occupe un des deux postes à quai du terminus Sud où le second poste à quai reste libre; deux rames occupent les deux postes à quai du terminus Nord. Une de ces deux rames se @ mot en marche ver le poste à quai libre au terminus Sud. A partir de ce moment, la situation est la suivante il y a une rame en stationnement à chaque terminus et une rame en mouveemnt ayant quitté un terminus et se dirigeant vers un poste à quai de l'autre terminus qui se trouve libre pour la recevoir. La règle de l'exploitation est simplement que l'arrivée d'une rame à un terminus donne 7e signal du départ t de la rame qui se trouve a quai à ce terminus. Si le temps de parcours d'un terminus à l'autre est T, il y a ainsi un départ de chaque terminus aux instants 0, 2T, 4T, etc... et de l'autre terminus aux instants T, , 5T, etc... Les stationnements des rames à chaque terminus ont donc une durée de 2g. Le stationnement en permanence d'une rame à chaque terminus fait que, s'il y a, pour un voyageur, une attente au départ, il n'y a aucune attente de matériel : il peut, dès son arrivée sur le quai, monter dans une rame et sly asseoir, tant qu'il y a des places assises. Suivant un troisième mode de réalisation illustré par la figure 4, la ligne, comme dans le cas précédent, ne dessert que deux stations, qui sont donc terminus. Elle les relie par une voie unique, mais au lieu de n'y avoir qu'un seul canton comme précédemment, la ligne est divisée en deux cantons. Chaque terminus, Ts et Tn comporte comme précédemment, deux voie à quai, commandées par une aiguille de dédoublement D (DS au Sud - DN au Nord). Il y a donc quatre postes à quai : SO et SE au Sud - NO et NE au Nord. Les aiguilles de dédoublement D donnent alternativement une déviation à gauche et une déviation à droite. En sa partie centrale, la voie unique est dédoublée par deux aiguilles : AS et AN. Les signaux CS et CN marquent les limites de cantons : OS dans le sens Sud-Nord, CN dans le sens Nord-Sud. Les aiguilles AS et AN donnent toujours la même déviation lors qu'elles sont prises en pointe, elles sont talonnables. Les distances AS-CS et AN-ON sont légèrement supérieures à la distance d'arrêt d'une rame circulant à la vitesse imposées au franchissement des aiguilles AS ou AN ou à la longueur de la rame si cette longueur est supérieure à la distance d'arrêt précédente. Quatre rames sont en service. Elles occupent les quatre postes à quai : SO, SE, NO, NE. A l'instant 0, une rame Sud et une rame Nord, par exemple les deux rames Ouest (S0 et NO) se mettent en mouvement pour se croiser au milieu de leur parcours. Au moment où s'achève le parcours des rames Ouest, les deux rames Est (Se et Ne) se mettent en mouvement pour se croiser, elles aussi, au milieu du parcours. Au moment où s'achève le parcours des rames Est, les deux rames Ouest se mettent en mouvement et ainsi de suite. Si T est le temps de parcours entre les deux terminus, il y a, à chaque terminus, un départ à I'instant 0, IT, 2T, 3T, etc Comme dans le cas précédent, à chaque instant, il y a, à chaque terminus, une rame à quai en stationnement. La durée de ce stationnement est de T secondes. Suivant un quatrième mode de réalisation schématisé par la figure 5, la ligne reliant les deux terminus Ts et Tn est, comme dans le troisième mode précédent, une ligne à voie unique et comporte, non pas deux, mais n cantons, quatre dans le schéma. Le nombre de rames en service est de n+2 et donc de six dans le cas particulier du schéma ci-dessus, d'une ligne à quatre cantons. Les différentes distances AS-OS et AN-CN sont légèrement supérieures à la distance d'arrêt d'une rame circulant à la vitesse imposée au franchissement des aiguilles AS ou AN ou à la longueur de la rame si cette longueur et supérieure à la distance d'arrêt précédente. Suivant un cinquième mode de réalisation, la ligne est à voie unique comme dans le cas précédent, et à deux cantons comme dans le troisième mode de réalisation, ou à n cantons comme dans le quatrième; le schéma serait donc celui indiqué pour le troisième ou le quatrième mode de réalisation ci-dessus, mais des quais sont établis le long de toutes les sections ou de voie comprises entre une aiguille An et le signal On suivant, ou de certaines d'entre elles, pour constituer des stations oU toutes les circulations marquent l'arrêt pour la desserte des voyageurs. La longueur de la voie dédoublée dans chaque station est déterminée par la longueur des quais, c'est-à-dire qu'elle est légèrement supérieure à la longueur d ' une rame. Il est du reste bien entendu que les différents modes de réalisation de l'invention qui ont été décrits ci-dessus en référence au dessin annexé ont été donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif et que de nombreuses modifications peuvent titre apportées sans qu'on s'écarte pour cela du cadre de la présente invention qui offre une grande souplesse d'exploitation et est susceptible d'entre adaptée aux conditions les plus diverses. Elle permet un fonctionnement entièrement automatique des rames, ou commandé à distance à partir d'un poste central de commande, où la position de toutes les rames et leurs déplacements peuvent être à tout moment visualisés. - R E V E N D I C A T I O N S 1. Système de transport en commun par voie ferrée, partiellement ou totalement souterrain, caractérisé en ce que le profil de la ligne est en montagnes ru555s avec des bosses curvilignes faible rayerai de courbure, de l'ordre de 400 m par exemple, raccordés à des portions en forte pente, de l'ordre de 10 %, de longueur permettant d'atteindre rapidement les vitesses maximales prévues, raccordées par des portions creuses curvilignes à grand rayon de courbure, de l'ordre de 2.000mtar exemple, et en ce que les cantons en lesquels cette ligne est divisée, de façon classique, sont tels qu'à la limite d'un canton, en pleine voie ou dans une station, le centre de gravité de tout train arrêté coïncide avec 7e sommet d'une bosse du profil en long de la voie, ou se trouve légèrement au-delà d'un tel sommet, le cantonnement est par bloc absolu, et régulier, c'est-à-dire que la durée de franchissement de tous les cantons est à peu près le même, et les sections de voies a quai, où l'arrêt des trains est prévu pour la montée et la descente des voyageurs, sont placées à l'extrémité avant d'un canton, le signal le départ étant placé à la limite de ce canton. 2. Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pente entre la bosse curviligne et le creux curviligne n'a pas une déclivité constante. 3. Système suivant l'une quelconque des revendications QU oi: 2, caractérisé en ce que la rampe entre le creux curviligne et la bosse également curviligne n'a pas une déclivité constante. 4. Système suivant l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que les stations occupent toutes les bosses du profil il au long de la ligne. 5. Système suivant l'une quelconque des revendIcations 1 à 3, caractérisé en ce que toutes les bosses ne sont pas nanties d'une station. 6. Système sui-ïant l'une quelconque des revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les stations sont situées près de la surface du sol, tandis que la ligne entre les stations s'enfonce rapidement et passe à grande profondeur. 7. Système suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque voie se divise en deux au passage de chaque bosse du profil en long, sur une longueur égale à la distance d'arrêt d'une rame circulant à la vitesse imposée au-franchissement de l'aiguille de dédoublement, ou sur une longueur égale à celle de la rame, si cette longueur est supérieure à la distance d'arrêt précédente. 8. Système suivant la revendication 7, caractérisé en ce que, à chaque station, les deux voies d'une voie dédoublée entourent un quai central. 9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au cas où une voie est affectée à chaque sens de circulation, chaque station est divisée en deux demi-stations, chaque demi-station étant affectée à un sens de circulation. 10. Système suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les deux demi-stations sont implantées dans la même zone urbaine à desservir, mais peuvent n'être pas juxtaposées, étant dans ce cas éventuellement reliées entre elles par un moyen de transport hectométrique. 11. Système suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'un tunnel est affecté à chaque sens de circulation, chaque tunnel étant élargi, au droit des demi-stations Sn où la voie se dédouble, par deux aiguillages, le premier P pris en pointe et le second T en talon, pour encadrer un quai central Q. 12. Système suivant la revendication 11, caractérisé en ce que l'aiguillage P est manoeuvre immédiatement après le passage d'une rame, soit automatiquement par l'action de cette rame, soit par l'action d'un aiguilleur agissant par une télécommande.