Brevet FR2338820A1 — publié le 19770819

Il est connu depuis longtemps de réaliser la mise en mouvement de véhicules de transports en commun à l'aide de moteurs linéaires disposés le long de la voie, et mis sous tension par un èispositif mécanique, électromagnétique ou magnétique, chaque fois qu'un véhicule se trouve à leur niveau et vient leur présenter un induit sur lequel peuvent s'exercer des efforts électromagnétiques. On coalise ainsi une "voie active" que l'on peut qualifier d'électrique par opposition aux systèmes qui mettent en oeuvre des câbles. Il est connu également d'échelonner la vitesse des moteurs dans les zones d'accélération et de ralentissement, en jouant sur leur nombre de pales; mais comme celui-ci est toujours relativement réduit, on a un échelonnement peu fin et on ne peut pas obtenir la progressivité qu'exigent les rdglementations des transports de personnes. En outre, comme on ne sait pas faire de moteurs à très faible vitesse, il faut bien réaliser le démarrage en mettant en jeu effort au démarrage des moteurs placés dans la zone correspondante, et comme cet effort est bien défini pour chaque vitesse des véhicules > indépendament de leur charge, l'accélération, elle, varie beaucoup en fonction de cette charge. De la nteme façon,- pour le ralentissement, il est connu de disposer des ma- teurs de plus en plus lents qui rsalisent ce que l'on appelle le freinage par fonctionnement hypersynchrone, mais là encore, l'effort ne dépend que des ca ractéristiques de ces moteurs et par conséquent la loi de décélération varie beaucoup avec la charge des véhicules. L'invention concerne une voie active électrique, qui établit en chaque point une vitesse programmée aussi bien à l'accélération qutà la dFcélération, et par conséquent permet de respecter les reglementations, et cela en toute indépendance par rapport à la charge des véhicules. Une telle loi est donnée à titre d'exemple sur la figure 1. Elle fait aPparaître une zone 1 à accélération régulièrement croissante sans aucun à coup, puis une parabole 2 caractéristique d'une accélération constante, et, pour permettre de perdre aussi peu de temps que possible, cette acélération est-prise égale à la limite imposée par la réglementation. A droite se trouvent les courbes 4 et 5 qui correspondent à l'arrêt dans la station suivante,et qui sont symétriques des courbes t et 2. Entre les deux, on trouve, soit une zone à vitesse constante 3, soit une ou plusieurs zones de ralentissement et de relon- tée en vitesse qui ne posent aucun problème autre que ceux que posent les stations. Suivant l'invention, on se rapproche des courbes voulues d'accélération et de décélération en utilisant des moteurs linéaires dont les bobines entourent le noyau suivant l'une des dispositions connues, et en ne cherchant plus à rendre le nombre de bobines divisible par 3, ce qui revient à prendre des nombres de piles fractionnaires.On peut ainsi rapprocher les vitesses des moteurs successifs : par exemple à ctté d'un moteur à nombre de piles égal à 10 et par conséquent à nombre N de bobines égal à 30, qui pour une longueur L égale à 0,5 m et un courant de fréquence f égale à 50 Hz a une vitesse de champ glissant V - 6flan = 5 m/s, on pourra mettre un moteur à 29 bobines ce qui donne un champ glissant à 5,17 m/s, puis à 28 bobines ce qui donne un champ glissant à 5,36 m/s etc...En fait les moteurs tendent à donner aux véhicules une vitesse qui est inférieure à celle du champ glissant : l'écart, qui constitue ce que l'on appelle le glissenent,est proportionnel à l'effort qui est fourni, et il estreX général compris entre 5 et 15 X. Pour obtenir la vitesse du champ glissant des moteurs qu'il faut disposer en chaque point de la zone d'accélération, on remonte donc la courbe 2 du pourcentage qui correspond au glissement, et on trace une courbe en escalier 6 en utilisant les vitesses reconnues possibles.Il ntest d'ailleurs pas nécessaire de toutes les utiliser, car des écarts notables entre la courbe de vitesse théorique et la courbe d'accélération ne se traduisent fi- également que par des différences de glissement : les moteurs trop rapides font aPParaftre un glissement trop grand, si bien qu'ils prennent une part trop grande de l'effort total qu'il s'agit de fournir; inversement, les moteurs trop lents ne travaillent pas assez, Dans un cas coe dans l'autre, il n'en résulte Pas de grave inconvénient. L'inconvénient connu des moteurs linéaires à nombre de piles fractionnaire est que, si l'on dispose deux de ces moteurs linéaires bout à bout, il n'y a pas continuité du champ glissant : on sait en effet que, en désignant par A, B, C, les trois phases d'un courant triphasé, on trouve dans les bobines successives les courants A, -C, B, -A, C, -B, A, -C etc...; un moteur à nombre de piles fractionnaire qui commence par A peut se terminer par -C ou B... et, cózte le suivant commence lui aussi par A il y a rupture de l'ordre de succession.Suivant l'invention, on corrige ce défaut en jouant sur le branchement au réseau des phases de chaque moteur : si un moteur se termine par exemple par -C, on branche la première phase du suivant sur la phase B du réseau au lieu de la brancher sur A et de cette façon sa première bobine est parcourue par B. On branche ensuite les autres en respectant l'ordre de succession. Pour obtenir une première bobine parcourue par -A, ou -B, ou -C, on permute les connexions de chacune des 3 phases du moteur et on est rame4 au cas précédent. mus la vitesse du champ glissant diminue, plus les caractéristiques des moteurs linéaires deviennent mauvaises, et il est bon de ne pas descendre endessous d'une certaine valeur qui est de 4 à 5 m/s pour du courant à 50 Hz. Dans ces conditions, tant que la vitesse n'atteint pas cette valeur, l'accélération ne peut plus etre programmée de la façon qui vient d'etre envisagiez Certes on peut mettre des moteurs dont la poussée est adaptée à l'accélération que l'on veut obtenir en chaque point, mais comme la masse des véhicule est variable en fonction du nombre de voyageurs transportés, l'accélération est elle aussi variable.Comme elle est limitée par la réglementation, on est bien obligé de faire en sorte que la limite soit atteinte pour un véhicule très peu chargé, et ,lorsqu'il est chargé au maximum,on se trouve conduit à perdre du temps alors que pourtant c'est précisément à ce moment qu'il conviendrait d'aller le plus vite possible pour assurer la pointe du trafic. Suivant l'invention, le probleme est résolu de la façon suivante : dans toute la zone du début du démarrage qui vient dtetre envisagée, la poussée fournie par l'ensemble des moteurs qui interviennent simultanément pour assurer la propulsion, est nettement trop grande. Mais, en contrepartie, la mise sous tension de chaque moteur est initialement interdite par coupure de l'un des circuits qui provoquent cette mise sous tension, et cette interdiction est levée moteur après moteur dans l'ordre qui correspond à un éloignement de la station, suivant une loi telle que les véhicules suivent précisement la loi de mise en vitesse prévue par la programmation. Précisons cela sur un exemple1 et pour cela supposons que le nombre de moteurs qui assurent simultanément la propulsion soit de 10, mais que, ainsi qu'il vient d're dit, ces moteurs offrent une poussée beaucoup trop forte, si bien qu'il en suffit de 4 pour assurer l'accélération voulue d'un véhicule de charge donnée. La loi de levée de l'interdiction est telle que si le véhicule suit exactement la loi d1accélération qu'il s'agit de programmer, il y a tou3ours exactement 4 moteurs susceptibles d'être mis sous tension au droit de l'avant du véhicule.Si dans ces conditions, ce dernier tend à aller un peu trop vite, au bout de très peu de temps il ne trouve plus ses 4 moteurs sous tension, et effort moteur qu'il reçoit est insuffisant; il ralentit. Dans le cas contraire, son effort moteur est trop grand, et il accélère. Supposons maintenant qu'il soit chargé davantage, et qu'il lui faille 6 moteurs au lieu de 4 pour suivre la loi qu'il s'agit de prograXmer. Au début, il ira un peu trop lentement, puis, dès qu'il aura pris un retard égal à-la longueur de 2 moteurs, il va reprendre la loi de montée en vitesse voulue. Si les moteurs font 0,5 m comme dans l'exemple choisi, cela représente 7 n de retard, ce qui est:6MideMent peu de chose. Suivant l'invention, dans la zone à vitesse constante, on espace des moteurs ou groupes de moteurs d'une distance telle que, compte tenu de la longueur des induits des véhicules ou rames de véhicules, la mise hors tension d'un moteur ou d'un groupe de moteurs à l'arrière des véhicules ou des rames de véhicules, soit compensée en mtme temps, ou presque en aQe temps, par la mise sous tension d'un moteur ou d'un groupe de moteurs, à l'avant. De la sorte l'effort est constant, et les voyageurs ne subissent aucune vibration dans le sens du mnient. Cette disposition est visible sur la figure 1 où L est la longueur d'un véhicule ou d'une rame de véhicules. Suivant l'invention, dans la zone de dzeéloration les vitesses des moteurs sont déterminées par une courbe en escalier tracée par la mene méthode que celle de la zone d'accélération et reprEsentée en 7 sur la figure 1. Il faut assurer le freinage m me si le réseau se trouve défaillant. A cet effet, suivant lXinvention, les contacteurs qui commandent l'alimentation des moteurs ont des contacts de repos connectés de telle façen,qu'en cas d'ouverture de ces contacteurs, les moteurs se trouvent branchés de l'une des façons connues sur des batteries d'accuxulateurs. Ils provoquent alors un freinage par courant continu de la façon connue. Suivant l'invention, il y a deux ou plus de deux alimentations pour les circuits principaux et les circuits auxiliaires de commande des contacteurs individuels des moteurs, et ces moteurs ainsi que leurs circuits de commande sont répartis sur ces alimentations de telle manière qu'en cas de défaillance de l'une d'entre elles, un freinage reste assuré. Endessous de la plus basse vitesse des moteurs, on ne peut plus diminuer la vitesse du ou des véhicules en jouant sur i' échelonnement de celle des 4teurs Suivant l'invention, on prévoit alors une alimentation en courant continu avec des batteries d'accumulateurs-tampons et plusieurs alimentations de Manière que, là encore, le freinage reste assuré en cas de défaillance d'un circuit, Pour le freinage, il plus important encore que pour l'accélération d'obtenir une courbe de vitesse indépendante, ou du moins peu dépendante de la charge des véhicules, car on obtient ainsi l'arrêt toujours au nEme endroit, et on gagne à la fois sur la longueur des quais et sur le temps d'embarquement des voyageurs. Suivant l'invention, ce résultat est obtenu1comme pour l'accélérationten prévoyant des moteurs capables de fournir un effort de freinage nettement surabondant, et en faisant en sorte que leurs fonctionnements se trouent successi vement,non plus autorisés, mais bien maintenant interdits, avec des intervalles de temps tels qu'un véhicule ou une rame de véhicules qui suit la courbe de de célébration programmée, mette en jeu toujours exactement le nombre voulu de moteurs à fonctionnement non interdit. Là encore les variations de charge se traduisent par des décalages de quelques longueurs de moteurs. Dans le cas du ralentissement, un décalage de quelques longueurs de moteur présente comme on l'a vu un inQonvénient et, suivant l'invention, on le corrige dans le cas d'un véhicule unique en faisant en sorte qu'un allègement de ce vé hicule se traduise par un raccourcissement, à l'avant, du système mécanique, magnétique ou électromagnétique qui commande la mise sous tension des moteurs en face desquels arrive un induit porté par ce véhicule. De la sorte, on recule d'autant sa position, et on vient apporter la correction voulue. Dans le cas d'une rame de véhicules, on effectue la correction sur le premier, et il subsiste alors évidemment une incertitude due aux variations de la répartition de la charge entre les véhicules.Nais cette incertitude est faible et son importance est diminuée par le fait qu'elle joue sur longueur totale de la rame qui est plus grande que celle d'un seul véhicule. Suivant l'invention, le raccourcissement à l'avant du système de commande est obtenu par inclinaison de sa partie avant, et cette inclinaison est co- mandée par la position en hauteur du milieu de la cabine du véhicule. Grâce à l'existence de la suspension, cette position dépend en effet de la charge. Par ailleurs l'inclinaison est réalisée de manière à faire apparattre entre l'axe du système de commande et les détecteurs sur lesquels il agit, un écart qui croit de l'arrière à l'avant. A partir d'un certain écart il n'y a plus détection, et par conséquent tout se passe comme si le système de commande était raccourci de façon d'autant plus importante que la charge est plus faible. La figure 2 représente un exemple de réalisation du dispositif de correc- tion. Le système de commande est magnétique, et, à cet effet, chaque véhicule porte une barre parallèle au plan de roulement et qui comperte deux bandes en acier 8 et 9 - réunies par de petits aimants 10 dispesés de telle tanière que leurs magnétismes soient parallèles Ces barres agissent sur des relais magnétiques il disposés tous exactement à la même hauteur. La charge du véhicule provoque un abaissement proportionnel de son milieu 12 Par rapport aux bogies. Cet abaissement est transmis à l'extrémité avant par un levier 13 et il provoque le releveSent des extrémités 14 des barres magnétiques. Pour la charge iaxi- male, la barre est horizontale. Pour la charge minimale elle est inclinée, si bien que tout se passe comme si son extrémité était rainée en arrière dans la position 15. Suivant l'invention, le meme dispositif -est prévu à ltextrémité arrière de manière à corriger également le décalage pendant d'accélération et à permettre à la correction d'agir dans les deux sens de marche0 Suivant l'invention, s'il s'agit d'une voie unique ou d'un tronçon de voie unique compris entre deux aiguillages, les mêmes moteurs servent à assurer le démarrage dans un sens et le freinage dans l'autre. Le début de l'accélération et la fin du freinage sont alors obtenus par deux programmations différentes qui agissent sur tout ou partie des mânes Moteurs.C'est la logique élémentaire qui distingue la marche dans un sens de la marche dans l'autre sens qui met en service l'une ou l'autre des programmations. Le glissement s'ajoute à la vitesse dans un sens et s'en retranche dans l'autre, si bien que la valeur de la décélération est nettement plus forte que celle de l'accélération. La figure 3 fait apparattre cette particularité par le décalage en hauteur des courbes 16 et 17 par rapport à la courbe 18 qui donne la moyenne de la courbe en escaliers. Suivant l'invention, on peut redonner la forme idéale aux deux prograuations en réalisant l'intégralité du ralentisse ment par alimentation en courant continu et temporisations échelonnées. Au moment où un véhicule ou une raoe de véhicules se présente à une station, celle-ci peut etre encore occupée par le ou les véhicules précédents et il convient alors de réaliser l'arrêt un peu a Suivant l'invention, ce résultat est obtenu en prweyant deux lois de décélération : l'une pour réaliser 1 l'arrêt dans la position Fort4le, et l'autre pour le réaliser en arrière du ou des vE- véhicules déj & arrêtés. A chaque loi correspond un système de temporisation, et c'est le è1E de détection dc l'occupation de la position normale d'arrêt qui enclenche l'un ou l'autre des circuits. Suivoat l'invention, lorsque la station se trouve libérée, les moteurs qui permettent d'aller de l'une à l'autre des positions d'arrêt sont activés suivant un 30 programme qui comporte, d'abord une accélération, puis un ralentissement avec arrêt exactement à la position normale. C'est là encore l'indication d'occupation de la station qui, avec une logique facile à réaliser, fait passer de l'un & l'autre des prosra es. Suivant l'invention, sn peut prévoir 3 positions d'barre ou même davantage avec chaque fois des programmes d'arrêt et de passage de l'une & l'autre. Suivant l'invention1 pour réaliser la te'orisation d'un moteur donné, on utilise un circuit f-C à haute impédance, donc à très faible colt, qui agit par l'intermédiaire d'un transistor sur le circuit de mise seuls tension de ce mo tour, soit pour le déblaquer s'il s'agit d'un démarrage, soit au contraire pour le bloqueur s'il s'agit d'un freinage. Sur une voie active électrique, tout corme sur une voie active à câble, il faut répartir les véhicules ou les rames de véhicules de façon sensiblement équidistante. suivant l'invention, ce résultat est obtenu en cadencant l'autorisatien de départ donnée Par certaines des stations. Pour une raison évidente de sécurité, c'est l'indication de fermeture des portes qui constitue l'ordre de départ; on fait en sorte que cet ordre soit suspendu tant qu'il ne s'est pas écoule un temps suffisant depuis le départ précédent. En cas de défaillance sur les moteurs ou sur leur système d'alimentation, tous les véhicules se trouvent placés dans les maies conditions, et il n'en résulte Pas de risque de collision. Par contre ce risque existe en cas de détérioration grave qui vient brus quement freiner un véhicule ou une rate de véhicules. De façon classique, on combat ce risque en découpant la voie en tronçons de longueur égale à la distance d'arrêt, et en faisant en sorte qu'un véhicule s'arrete sur un tronçon si le suivant n'est pas libre. Suivant l'invention, ce résultat est obtenu en faisant en sorte que chaque tronçon soit alimenté par un contacteur propre, et que ce contacteur soit coupé chaque fois qu'un véhicule ou une rame de véhicules quitte ce tronçon, puis re*r mé lorsque ce même véhicule ou rame de véhicules arrive à la fin du tronçon suivant. Une logique logique simple basée sur le principe du système à boutonspoussoirs marche-arrêt, permet d'obtenir ce résultat à l'aide de simples autoalimentations. Suivant l'invention, chaque contacteur est muni de contacts de repos qui réalisent 1 'alimentatien en courant continu par batteriesd'accumu1a- teurs maintenues en permanence chargées, de telle manière que la non alimentation conduise à un freinage. REVENDICATIONS 1 - Voie active à moteurs linéaires pour transports en commun, caractérisée par le fait que la vitesse en chaque point est programmée avec précision grâce à la présence de moteurs à nombre fractionnaire de poules, qui permettent d'obtenir un échelonnement des vitesses suffisamsent fin. 2 - Disposition suivant revendication 1 caractérisée par le fait que la conti nuité du champ glissant entre chaque moteur et les moteurs adjacents, est obtenue en jouant sur les connexions aux trois phases. 3 - Disposition suivant revendication 1 caractérisée par le fait que la progranz mation du début du démarrage est obtenue en rendant la poussée des auteurs supérieure aux besoins du ou des véhicules,et en provoquant des temporisa tions échelonnées de leur autorisation de mise sous tension, ces temporisa- tions étant calculées pour donner exactement la courbe d'accélération vou lue. 4 - Disposition suivant revendication 1 caractérisée par le fait que, dans les zones à vitesse constante ou peu variable, on laisse un certain intervalle entre les moteurs ou les groupes de moteurs, de telle manière que leur es pacement soit égal à là longueur des induits des véhicules ou des rames de véhicules. 5 - Disposition suivant revendication 1 caractérisée par le fait que les con tacteurs qui commandent l'alimentation des moteurs placés dans les zones de ralentissement, ont des contacts de repos connectés aux moteurs et à des batteries d'accumulateurs, de manière telle qu'en cas de coupure du réseau, il y ait automatiquement freinage par courants de FOUCAULT. 6 - Disposition suivant revendication 1 caractérisée par le fait que, en-dessous de la plus basse vitesse des moteurs, le ralentissement est obtenu par des moteurs alimentés en courant continu. 7 - Disposition suivant revendications 5 et 6 caractérisée par le fait que les alimentations des circuits principaux et auxiliaires deg zones de ralentis sement, sont subdivisées de manière à assurer le freinage mEme en cas de dé faillance de l'un d'eux. 8 - Disposition suivant revendication 6 caractérisée par le fait que des batte ries-tampons assurent l'indépendance du freinage par rapport au fonctionne ment du réseau. 9 - Disposition suivant revendication 6 caractérisée par le fait que la courbe exacte du ralentissement dans la zone de freinage par courant continu, est obtenue en rendant la poussée des moteurs supérieure aux besoins, et en réalisant des interdictions de mise sous tension de ces moteurs avec des temporisations échelonnées, de manière à donner la loi de décéiératioa voulue. 10 - Disposition suivant revendication 3 caractérisée par le fait qu'ure meil- leure précision du début de la loi d'accélération est obtenue en raccour cissant de façon inversement croissante avec la charge du ou des véhicules, la partie arrière de la zone d'action du système qui commande la Mise sous tension des moteurs. il - Disposition suivant revendication 9 caractérisée par le fait qu'une meil leure précision de la fin de la loi de décélération, est obtenue en raccour cissant de façon inversement croissante avec la charge du ou des véhicules, la partie avant de la zone d'action du système qui commande la mise sous ten sion des moteurs. 12 - Disposition suivant revendication 10 et 7i caractérisée par le fait que le raccourcissement voulu est obtenu par inclinaison sur l'horizontale, la dite inclinaison étant fi-e à l'existence de la suspension, qui remonte la cabine d'un véhicule par rapport aux roues lorsque ce véhicule se trouve moins chargé. 13 - Disposition suivant revendication 1, valable pour un système à voie unique, caractérisée par le fait que les mêmes moteurs placés au voisinage d'une station assurent ltaccélération des véhicules ou- des rames de véhicules qui s'en éloignent, et la décélération des véhicules ou des rates de véhi cules qui s'en approchent. 74--disposition suivant revendication 9 caractérisée par le fait que, si la position normale d'arrêt d'un véhicule ou d'une rame de véhicule est d6- jà occupée, les temporisations échelonnées sont raccourcies pour provoquer l'arret en arrière de la zone occupe. 75 - Disposition suivant revendication 14 caractérisée par le fait que, dès que la position d'arrêt normale est libérée, une logique vient enclencher des temporisations qui règlent le redémarrage, puis le nouvel arrêt dans la position normale. 15- Disposition suivant revendications 14 et 15 caractérisée par le fait que l'on prévoit plusieurs occupations possibles et plusieurs pregrammes-d'ar- rêt en arrière de la position normale, ainsi que plusieurs programmes de passage d'une zone d'arrêt à une zone située plus en av"nt. 17- Disposition suivant revendication 1 caractérisée par le fait que la voie est sectionnée en tronçons de longueur au moins égale à la distance d'ar rét des véhicules ou des rames de véhicules, et que les moteurs d'un tron çon ne sont alimentés que si les deux tronçons qui suivent sont libres. Les contacteurs qui realisent cette alimentation ont des contacts de repos qui réalisent une alimentation en courant continu avec batteries-tampons, de telle manière quten cas de non alimentation il y ait freinage.