Brevet FR2370318A1 — publié le 19780602

La présente invention concerne un dispositif de commande de modification de la vitesse d'un véhicule guidé. Pour la commande des véhicules guidés, par exemple des véhicules engagés sur des rails, on sélectionne normalement une vitesse nominale correspondant à la vitesse désirée et i ton force le véhicule à adapter sa vitesse réelle à cette vitesse nominale. Une opération de freinage, par exemple,commen- ce par une modification de la valeur de la vitesse nominale pour l'amener à une valeur inférieure0 Une décélération constante de freinage est néanmoins souhaitable afin d'assurer le confort des passagers. La valeur de la vitesse nominale sélectionnée doit donc avoir un comportement défini dans le temps. Pour une décélération constante au freinage a, la valeur de la vitesse nominale vs doit satisfaire à l'équation (parabole de freinage") dans laquelle s est la distance de freinage. Cette méthode est déjà utilisée dans le système LZB (commande automatique continue des trains) des Chemins de Fer de l'Allemagne Fédérale. Pendant tous les changements de vitesse, et quel que soit le comportement temporel de la valeur de la vitesse nominale vs, le passage en accélération ou en décélération, de la valeur 0 à la valeur a à l'instant T, entrasse toutefois une secousse de départ ou de freinage, donnée par la dérivée r de l'accélération a par rapport au temps t : r = da/dt. Thériquement, l'importance de la secousse est infiniment grande, car la variation de l'accélération a en fonction du temps, présente une discontinuité à l'instant T. En pratique, la transition de la valeur 0 à la valeur a n'est Pas discontinue car elle prend un certain temps ; en conséquence, une secousse finie r est provoquée qui,n1étant soumise à aucun contr8le, peut, en particulier dans le cas d'un freinage ou d'une accélération brusque) devenir assez importante pour incommoder les voyageurs. Par ailleurs, il est souvent nécessaire de ne pas excéder une distance donnée de freinage afin de ne pas enfreindre les limites de sécurité. Ceci nécessite une décélération de freinage appropriée a L'objet de la présente invention est donc de prévoir un dispositif de commande de véhicule permettant d'éviter toute incommodité aux voyageurs par suite de secousses excessives au départ et au freinage, sans pour autant nuire à la sécurité. L'invention prévoit pour cela des moyens de limitation et un circuit logique qui corrigent les valeurs de vitesse et d'accélération transmises aux commandes du véhicule, de façon que la modification apportée à l'accélération (secousse) n'excède pas une valeur maximale déterminée (vmax)* Selon une caractéristique de l'invention, dans le cas où pendant le processus d'accélération ou de freinage on sélectionne la valeur de la vitesse nominale, conformément à l'équation le circuit logique détermine une valeur de vitesse nominale corrigée qui permet, à l'aide des moyens de limitation et en condition d'accélération ou de décélération constantes, d'obtenir une vitesse du véhicule satisfaisant également, tout au moins de manière approximative, à l'équation:: Ceci assure une adaptation optimale de la méthode de l'invention à la méthode de freinage actuellement employée : Il existe une transition continue - et une secousse constante - entre la valeur de la vitesse nominale utilisée avant l'opération de freinage et une valeur de vitesse nominale donnée exactement, ou pour le moins approximativement, par l'équation et la vitesse nominale tend elle-mEme de manière continue et avec une secousse constante vers la vitesse désirée ou vers vs = O (arrêt). L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures annexées qui représentent : - les figures la et lb, respectivement, un diagramme du principe de la méthode de freinage connue auquel est appliquée la méthode de la présente invention dans les exemples de réalisation décrits - la figure 2, une représentation schématique d'une première rEali- sation d'un dispositif de commande de freinage de véhicule, conforme à llinven- tion - la figure 3, le diagramme des signaux produits dans le dispositif de commande de la figure 2, avec leurs effets - la figure 4, une représentation schématique d'une deuxième réalisation d'un dispositif de commande de freinage de véhicule conforme à 1 'inven- tion - la figure 5, le diagramme des signaux produits dans le dispositif de commande de la figure 4, avec leurs effets. La figure 1a est une représentation du principe de la méthode de freinage actuellement utilisde par les Chemins de Fer de l'Allemagne Fédérale le comportement de la vitesse nominale vs est représenté en fonction de la distance de freinage s. Le véhicule roule d'abord à sa vitesse maximale autorisée vmax; le freinage commence au point sl ç les commandes du véhicule reçoivent alors une valeur de vitesse nominale vs qui est calculée conformément à 1 'équa- tion dans laquelle a est la décélération constante de freinage. Cette courbe est appelée "parabole de freinage". Si le véhicule doit s'arrêter, la vitesse nominale vs est maintenue.Dans l'exemple décrit, cependant, on montrera le cas le plus général : celui dfune transition à une vitesse désire vz plus faible (freinage). Le véhicule atteint cette vitesse désirée vz au point s2, et la conserve ; l'opération de freinage est terminée. La figure I b est une représentation graphique du comportement dans le temps de l'accélération a( t) et de la secousse r(t) sous la forme de la dérivée par rapport au temps de l'accélération a(t). Au début, c'est-à-dire à l'instant t1 (point s7): l'accélération saute de la valeur 0 à la valeur a (décélération de freinage), qui se maintient pendant le freinage jusqu'S 1' ins- tant t2 (point s2).La valeur constante a est donnée par la variation parabolique de la vitesse nominale vs en fonction de la distance s, car, suivant les lois du mouvement uniformément accéléré, s = 1/2 # a # t2 et v = a .-t donc, La partie inférieure de la figure lb montre le comportement de la dérivée par rapport au temps (= pente) de 1 accélération a(t), qui peut entre appelée "secousseu r ; r = da/dt. On voit que les brusques décroissement et accroissement, théoriquement discontinus, qui surviennent dans l'accélération a(t) respectivement aux instants t1 et t2, déterminent des valeurs theorique- ment infiniment grandes de la secousse r, donc une gEne pour les voyageurs. Cette valeur de la secousse r est limitée par l'invention à une valeur maximale r max. Les figures suivantes représentent deux dispositifs rEali- sés conformément au principe de l'invention, dont elles expliquent le fonction- nement. La figure 2 représente un premier dispositif pour la commande du freinage d'un véhicule selon l'invention. Un circuit 1 à bord du véhicule reçoit les informations nésessaires soient la vitesse réelle vm, la vitesse maximale Vmax, la vitesse désirée vz, et la distance de freinage s, et il dé- termine à partir de ces informations, la vitesse nominale vs suivant les critères ci-après vs = vmax pour vp > Vmax (cf Figure 1a) vs = vp pour vz vs = vz pour vp ( vz vp étant égal à ("vitesse parabolique"). Ce dispositif est utilisé en partie par les Chemins de Fer de l'Allemagne Fédérale. Le signal de sortie est un signal de vitesse nominale vs qui est transmis à l'unité de commande automatique de conduite et de freinage, AFB. Dans l'invention, un signal supplémentaire de sortie v1 est obtenu conformément à ce qui suit vl - vp pour vs = t maux vi = Vz pour VS = vp. Ce signal est appliqué avec le signal de vitesse nominale vs à un circuit logique 4 qui délivre un signal de correction vk ; pour cela, le signal vl est transmis avec deux valeurs de seuil vH1 et vH2, et le signal vk est alors obtenu comme suit vk = vl - vs pour vl vH2 vk = 0 dans les autres cas. Les valeurs de seuil vH1 et vH2 sont des valeurs fixées à l'avance et elles déterminent respectivement l'instant auquel le freinage est command*, et l'instant de la transition à la vitesse désirée vz. Ce signal de correction vu est transmis dans un filtre de second ordre 5 où il produit un signal vf. Le signal vf ainsi obtenu est soustrait du signal de vitesse nominale vs. Ceci donne un signal de vitesse nominale corrigé vs' = vs - vf. Ce signal corrigé est-appliqué, en même temps que la vitesse réelle mesurée du véhicule, vm, à l'unité de commande de conduite et de freinage automatique AFB du véhicule. Là, un signal de déviation dv = vs' - vm est constitué. L 'unité de commande de conduite et de freinage automatique AFB assure d'autres fonctions ; par exemple, elle stabilise la plage de réglage et limite l'accélration nominale. Nais ces fonctions n'intéressent pas l'invention et ne seront pas exposées dans la présente description. La limitation supplémentaire de la secousse r, prévue par l'invention, a lieu dans un limiteur B. Le signal dv est limité puis ultérieurement intégré dans un intégrateur I. Par suite de la limitation du signal dv (lequel représente une acc*- lération) à une valeur rmax, les signaux successifs, autrement dit les changements d'accélération entraînant des secousses, ne peuvent jamais différer entre eux de plus de cette grandeur rmax t donc, on obtient une secousse maximale r = rmax. La figure 3 montre les effets des dispositions prévues pour l'invention. La partie supérieure de la figure 3, comme la figure 1, représente la "parabole de freinage" habituelle pour des valeurs de seuil vH1 et vH2. Au dessous est représenté le signal de correction vk obtenu à la sortie du circuit logique 4, suivi de la représentation du signal vf à la sortie du filtre 5. La partie inférieure de la figure 3 représente le comportement de la vitesse nominale corrigée vs'. On peut voir comment le changement brusque de direction de la courbe au début et à la fin de l'opération de freinage a été adouci. Par suite de cette caractéristique de contrfle, la vitesse v du véhicule suit la valeur de vitesse nominale vs' sans déviation constante. La limitation supplémentaire apportée à l'effet de secousse dans l'unité de commande de conduite et de freinage automatique AFB assure donc une transition continue entre la vitesse vmax du véhicule et la vitesse désirée vz le véhicule suivant exactement la "parabole de freinage" dans la zone de décélération constante de freinage a. Cette limitation répond donc elle aussi aux impératifs de sécurité. La figure 4 représente un deuxième dispositif permettant d'obtenir le même effet ; ce dispositif diffère de celui de la figure 2 par certains aspects. Dans le circuit logique 4, une valeur nominale de vitesse corrigée vs' est déterminée à l'aide d'un signal de seuil vH de la manière qui suit vs' = Vmax pour vi - vH > vmax vs' = vs - vH pour vz vs' = vz pour vs - vH La valeur de vitesse nominale vs ainsi obtenue est là encore appliquée avec la vitesse mesurée vm du véhicule à l'unité de commande automatique AFB. Dans le cas présent, la limitation du signal est réalisée par un limiteur B et un filtre tasse-bas TP. Sur la figure 4, on voit que - La variation de temps maximale du signal d'accélération nominale (dbs) P1 bs = (dt)max= T1 dv'; - la valeur maximale de dv' = Pi donc, (dbs) P1 (dt) max = T1 # R1 = rmaxi. Ob obtient dans ce cas une déviation constante de la vitesse du véhicule. C'est ce que représente la figure 5. La valeur de vitesse nominale corrigée vs' est inférieure à la valeur de vitesse nominale vs de la valeur de seuil vL Par suite de l'inertie résultant de la déviation contrdlle, la vitesse du véhicule se rapproche automatiquement de la courbe parabolique de la vitesse nominale vs au début du freinage, puis, après la sélection de la vitesse désirée vz, vient adopter cette dernière. L'invention offre donc une possibilité supplémentaire de réaliser une transition continue entre une vitesse vmax et une vitesse désirée vz, grâce à l'interaction d'une valeur vs' de vitesse -nominale corrigée et d'une limitation appropriée. L'invention vient d'tre décrite à l'aide de deux exemples d'application de son principe conjointement avec le principe du freinage parabolique. Ainsi, ce principe de freinage connu se trouve perfectionné par l'application du principe de l'invention. Evidemment, le principe de l'invention pourrait tout aussi bien ttre appliqué autrement qu'en association avec ce principe de freinage connu. Ainsi, par exemple, il ressort de la description qui précède que les opérations d'accélération peuvent, elles aussi, votre réalisées avec une limitation de l'effet de secousse en faisant intervenir l'faction de limiteurs, éventuellement aussi en association avec une valeur de vitesse nominale corrigée. Il est bien évident que la description qui précède n'a été faite qu'à titre d'exemple non limitatif et que d'autres variantes peuvent etre envi sagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATICNS 1. Dispositif de commande pour modifier la vitesse d'un véhicule contrtlée par sélection de la valeur de la vitesse nominale ou de la valeur de 1' accélération nominale, ou bien des deux, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de limitation et un circuit logique corrigeant les valeurs de vitesse et d'accélération transmises à l'unité de commande du véhicule de telle sorte que la modification de l'accélération (secousse) n'excède pas une valeur déterminée. 2. Dispositif de commande conforme à la revendication 1 dans lequel la valeur de la vitesse nominale utilisée pour modifier la vitesse du véhicule satisfait à l'équation : (a étant l'accélération ou la décélération au freinage ; s, la distance de freinage ou d'accélération ; vs, la valeur de la vitesse nominale), caractE- risé par le fait que le circuit logique détermine une valeur de vitesse nominale corrigée qui, en association avec les moyens de limitation, donne au véhicule, en condition d'accélération ou de décélération constante, une vitesse qui satisfait aussi au moins approximativement, à l'équation 3. Dispositif de commande conforme à la revendication 2, caracté- risé par le fait que, dans le circuit logique, la valeur de vitesse nominale corrigée est obtenue à l'aide de la valeur de vitesse nominale, la valeur de la vitesse désirée et deux valeurs de seuil, de telle sorte qu'au début et à la fin du freinage, la vitesse nominale corrigée passe de façon continue, respectivement, à la valeur nominale dont la courbe est déterminée par liquation et à la valeur nominale de la vitesse désirée. 4. Dispositif de commande conforme à la revendication 2, caraté- risé par le fait que, dans le circuit logique, la valeur de la vitesse nominale corrigée est obtenue à l'aide de la valeur de la vitesse nominale du véhicule, la valeur de la vitesse plus faible à atteindre, et une valeur de seuil, de telle sorte qu'au cours des processus (l'accélération ou de freinage, la vitesse nominale corrigée est réglée à une valeur qui est égale à la vitesse nominale moins la valeur de seuil, et par le fait que les moyens de limitation sont conçus de façon que la vitesse du véhicule passe de manière continue à l'allure définie par l'équation puis à la vitesse désirée.