Brevet FR2405848A1 — publié le 19790511

Le présente invention COncerne un système de tramway lec. trique caractérisé par son dispositif da roulage sur pneumatiques son dispositif de guidage unilatéral,son dispositif de captege du courant et ses modalités d'exploitation syratégique. Les problèmes de circulation dans les villes et aggloméra- tiona des communautés urbaines ont suscité un certain nombre de solutions tendant à dévelppper lu moyens de transports en com- mun de surface.Lcs autobus et les trolleybus présentent quelques inconvénients::les premiers,à moteurs thermiques,sont bruyants et surtout polluants;les seconds,silencieux mais,n'étant pas guidés par des rails,ne peuvent circuler en. rames de véhicules attelés ce qui limite la capacité en voyageurs,d'une part et,dautre part, la retour du courant par un deuxième fil aérien complique l'implantation des caténaires(intersections,aiguillages,etc.) Les tramways électriques,auxquels on avait renoncé depuis un certain nombre tannées et auxquels on envisage de revenir, ne sont pas polluants,n2exigent qu'un seul fil de captage de courant et permettent la circulation régulière de rames 8 grande ce- pacité sur une voie bien délimitée.Les deux rails parallèles,avec contre-rails,qui la matérialisent présentent toutefois l'inconv6- nient d'être séparés par une distance qui correspond sensiblement avec l'écartement moyen de la plupart des véhicules automobiles sur pneumatiques appelés à circuler sur la même chaussée. Celé constitue un risque de dérapage qui est également couru par les usagers de cycles et motocycles à deux roues. Malgré l'amélioration du roulage sur des roues élastiques,le niveau sonore des bandes de roulement métalliques en contact avec les champignons des rails n'en reste pas moins élevé. Dans les courbes à faible rayon,les systèmes de boggies classiques quadrengulaires à pivot central,compte-tenu d'une géométrie indéformable, font qu'aux extrêmttés des essieux s'exercent des contraintes du point de vue mécanique si les roues opposées ne sont pas entrai- nées par une transmission à différentiel. En ce qui concerne le captage du courant,le système à trolley sur perche n'est pas absolument fiable et le raclage par pantogra- phe entraine l'usure prématurée du fil,voire sa rupture. La présente invention tend à permettre la réalisation d'un système de tramway s'intégrant bien dans le contexte de la circulation générale d'une ville.Pour un roulage plus silencieux et un confort accru dea passagers,les véhicules sont montés sur roues à pneumatiques.Pour réduire l'emprise de la voie sur la chaussée, le guidage est unilatFral.Il est assuré par un caniveau (I),constitué par deux rails parallèles mais dont les champignons ne sont distants que des quelques centimètres nécessaires à l'ancastre- ment et au jeu latéral des boudins métalliques médians des roues de guidage (2),dont la galbe symétrique permet uns action bilatérele.(Figures 1,2,3,4,5,6,7). Chaque roue de guidage comporte deux jantes équipées de pneumatiques (3)disposés symétriquement de part et d'autre du boudin. Elles sont alignées,deux par deux, sur des boggies (4).Le chassis d'un véhicule repose,d'une part,sur deux boggies orienta- bles sur des pivôts verticaux,alignés sur l'un des côtés et,d'autre part,sur deux roues (5) de mêmes dimensions que les roues directrices guidées.Elles ne comportent pas de boudin et sont montées sur des fusées1 orientables sur des pivots verticaux alignés sur l'autre côté du chassis.Celui-ci (7)est suspendu sur des éléments élastiques,à ressort ou pneumatiques,en quatre points(8) sur chacun des essieux(9),aux extrémités desquels s'insèrent les pivots respectifs des boggies et des fusées(I0). Ltorientation donnée aux boggies par les rails est trensmise parallèlement au roues (5) reposant directement sur la chaussée, au moyen des barres de connexion (11). Ces roues (5) sont libres sur leur fusée et les évolutions directionnelles des deux trains antéro-postérieurs n'angendrent pas de contraintes de ripage. Il en résulte use aptitude à négocier des courbes de plue faibles rayons. Toutes les roues des boggies sont motrices.L'expérience men- tre que l'effort asymétrique de traction unilatérale anttrs- postérieure est transmis fidèlement à la masse du véhicule,comp- te-tenu de l'indéformabilité du chassie dont les longerons sont convenablement triangulés. La charge totale supportée étant r- partie sur douze jantes à pneumatiques,il est possible d'en rédui- re la section et le diamètre afin de réduire au minimum l'empat -tement de chacun des deux boggies. I1 se compose d'un corps central (I7),de section rectangulai re@dont Les faces antéro-postérieures sont prolongées par deux fourches (18)entre lesquelles sont logées les roues à boudin~ (Figures 5,6,7).L'ensemble peut pivoter sur un axe vertical médian.A cet effet,le corps central est prolongé par deux tourillons (I9),insérés dans des logements bagués aux extrêmités supérieures et inférieures de chacun des longerons constituant l'es- sieu (9).L'axe de pivotement est situé exactement dans le plan vertical des deux boudins de guidage (Figure 4). Les roues sont montées libres sur un arbre fixe (20),dont les extrêmités sont encastrées dans les branches de la fourche et bloquées dans une position pré-réglée au moyen de butées bou#- lonnées et amovibles (21).Ce dispositif facilite le montage et, éventuellement,le démontage.La flasque interne des roues est so- lidaire d'une couronne dentée cynique (22)-Figures 5 et T. Un évidement central,interne ou externe,peut,en outre,constituer la surface d'un tambour de frein à mâchoires commandées par des biellettes (24) et des cylindres à fluide (23)Fig.4 et S La propulsion est assurée par le dispositif de transmission mécanique suivant: un pignon(25),calé sur l'arbre du moteur (12) logé dans ltessieu,entraine la roue dentée (26),libre sur un tourillon solidaire du bloc moteur.Cet engrenage entraine un pignon (31),calé,extérieurement au corps central (17),en bout du petit arbre (30),par l'intermédiaire du joint souple d'accouplement ( (27),de l'arbre (28) et du cardan (29).-Figures 4 et 5. Le pignon (3I) entraine la roue denture (32) calée sur l'ar- bre (33) oui est situé dans le plan horizontal passant par les axes des roues.Le dispositif est complèté par le renvoi sangle (34),les deux arbres de couche (36) et les piynons cyniques (35) qui s'engrènent avec les couronnes (22).Les traces de joints ( (37,38) indiquent les contours d'insertion des carters de protection et de graissage.(Fig.6 et 7).Comme le montrent les figures 4 et 5,le croisillon du cardan est situé exactement dans l'axe du pivotement vertical du boggie.Le cardan peut évoluar Librement dans l'évidement (39) pratiqué dans la masse du corps (I7) et suffisamment évasé vers la face interne afin de permet -tre les mouvements azimutaux relatifs de l'arbre (28) par rapport à l'arbre (30).Grtce à cette disposition particulière,l'en- trainement des roues motrices et directrices s'opère dans les meilleures conditions,quelles que sciant les orientations. Afin de pouvoir abaisser le plancher de la caisse du véhicule,au niveau des essieux, on peut les concevoir avec une forme surbaisse en leur milieu,et remplacer le moteur (I2) par deux plus petits moteurs,suspendus au chassis longitudinalement de part et d'autre de l'essieu et dont les arbres soient reliés par cardans à un pont contenant le renvoi d'angle entrainant ltarbre (28).Tout dépend des types de moteurs adoptés et des impératifs de rapports de démultiplication. Pour le captage du courant sur un fil aérien,l'invention prévoit le dispositif suivant: l'élément en contact avec le fil est un tube cylindrique (40) @Figures 3 et El,en alliage métallique léger bon conducteur de 1 électricité.Disposé transversalement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule,comme un pan tugraphetil peut tourner librement sur son axe,supporté par une chape (41) articulée, avec rappel élastique,sur un pietement rigide reposant sur le toit,à l'aplomb de l'un des boggies et isolé de la masse.La chape comporte deux paliers côniques dans lesquels sont logés les roulements à billes La surface externe du cylindre comporte un grand nombre de saignées parallèles constituant autant de petites gorges contigUes,de faible profondeur dans chacune desquelles le fil peut s'encastrer au tiers de son diamètre,envir on, et adhérer suffisamment pour entrainer la rotation lorsque le véhicule est en marchera la faveur des mouvements transversaux relatifs inévitables,le fil peut ainsi "sauter" d' une gorge à l'autre tout en restant en contact avec le tube capteur dont la longueur est déterminée comme celle des barretres dtun pantographe.Le diamètre du cylindre est de l'ordre de I à 3 décimètres.Pour le retour du courant par les rails,un patin frotteur à pression élastique est disposé (43)-Fig.3-sous l'un des boggies. Comme il est indiqué précedemment,le but essentiellement recherché par l'invention consiste,en premier lieu,à réduire l'em- prise de la voie ferrée sur des chaussées urbaines lorsque celle -ci n'est pas implantée "in proprio situ". Pour le captage du courant,il est possible d'utiliser le cA- niveau de guidage pour y loger un troisième rail conducteur Ca dispositif est tout à fait compatible avec le procédé de construction de la voie et il présente un triple intérêt: - Pas d'installation coûteuse de pylônes de soutien des fils, - la site urbain n test pas déparé par un réseau de caténai@ rea et il n'y a nulle entrave à la circulation de véhicules ou engins industriels à gabarits exceptionnellement élevés; - le système offre un caractère plus élégant sur le plan technologique. Le capteur est constitué par un petit boggie à deux galets métalliques (45),munis d'un boudin médian-(Figures 9 et 10) et relié au chasais ou à l'un des essieux par un petit bras articulé( 44)-(Figures 3 et 9).Le diamètre des galets est de 10 canti mètres environ;celui des boudins est de 16 centimètres;;l'empat- tement est de 40 centimètres environ.-La pression exercée par les galets sur le rail est assurée par le propre poids du boggie,as- @istée par la force élastique exercée par un amortisseur ifluide (46),agissant dans toutes les orientations du bras (44)(Fig.9 et 10).Cet amortisseur à cylindre et piston plongeur sert également au relevage du capteur,étant relié à un compresseur par deux tu- bulures souplesLe contact des galets avec les rails assure le retour du courant par la masse. Son arrivée est captée par un dispositif représenté sur les Figures 9,10,13 .-Dans le partis centrale du boggie est logé un corpa isolant,rectangulaire(47),en matière plastique très dure et autolubrifianteprolongé vers le bas par une partie très é- troite (48) pouvant s'encastrer dans le caniveau avec un jeu suffisant entre les deux reils;la dureté du matériau utilisé fait qu'il ae serait pas altéré par un frottement occasionnel. Evidé à l'intérieur,il constitue un guide dans lequel coulisse une lame métallique rectangulaire (49),d'une épaisseur de 15 à 18 millimètres,d'une largeur d'une dizaine de centimètres et d'une longueur de 10 h I2 centimètres0 A la base est fixé le patin (50)glissant sur le rail conducteur (51). La largeur du patin,de l'ordre de 4 centimètres,doit permettre son passage entre les rails lors de l'abaissement ou du relevage du capteur.Sa longueur est de l'ordre de 10 à 12 centi mètres.Il comporte des saignées transversales (52) retenant un lubrifiant graphité.@ sa partie supérieure,la lame (49) est prol@@@ gée par une partie cylindrique (53) pouvant coulisser eu de l'entretoise (54).Un ressort à boudin (55) imprime au patin une pression élastique convenable sur le rail. Le cour@nt est transmis au câble d'alimentation des moteura(56) par une tr@s@s métallique souple (57).Ce câble,convenablement isolé,peut émerger du boggie à la faveur du canal ménagé dans le corps vôt d'articulation (58). L'instellation de l'infrastructure du cani@eau s'effectus suivant le procédé suivant: On creuse suivant l'axe de la vois détarminé sur la ch@@s- @és une tranchés provisoire (59),de 50 à 60 centimètres de lar ge ct de 20 centimètres de profondeur.(Figure 13). On creusa une autre tranchés (60),dans l'axe médian, d@ 15cm da largeur et d'une vingtaine de centimètres de profondeur. On comble cotte darnière avec des cailloux afin de constituer un draia powr faciliter l'écoulement des aux Puis,on dispose transversalement,à intervalles réguliers, des traverses (61)en béton précontraint,reposant sur le fond de le première tranchée.Pour offrir une meilleure assise,ces traverses,aussi larges que longuestconstituent des dalles carrées. On pose sur ces traversesades murettes longitudinales peralîbles C62),constituées d'éléments préfabriqués en béton et comportant aux extrêmités inférieures des évidements d'encastrement correspondant à l'épaisseur des traverses et se raccordant à mi-lar- geur de chacune d'elles.(Fig.11 et 12).Des trous permettent l' encastrement de tenons de fixation (65) que l'on scelle au cime ment.-Pour les parties courbes,les coffrages de sont cintrés suivant les rayons déteiminés. Des supports isolants (63) sont fixés sur les traverses Sur ces isolateurs sont fixés les éléments du rail conductour Les rails de guidage (64) pouvent alore être posée et fixés sur la surface supérieure des murettes.La figue (13) indique,@n cou- -pe,la forme du profilé spécial de ces rails,caractérisée par la disposition en Z de la semelle par rapport au champignon. L'installation de la voie se termine par le comblement de la partie de la tranchée (59) représentée par des hachures en pointillé et la pose de l'enrobé du revtement de surface,au niveau des champignons des rails de part et d'autre eu caniveau. C'est sur cette partie quevont porter les pneumatiques des roues des boggies latéraux du véhicule;la pression exercée sur la surface externe des profilés contribue rationnellement e en maintenir l'assiette sur les murettes de soutien et à compenser les poussées latérales auxquelles ij sunt soumis par ie guidage. Le nettoyage périodique du caniveau est assure par un dispositif comportant des brosses rotatives,monté sur un petit chariot de service,guidé par le caniveau lui-même et actionné élec triquement par batteries d'accumulateurs en cas de interrompre le courant dans le troisième rail. Au fur et à mesure de la progression du chariot,les brosses entrainées à grande vitesse en sens inverse projettent les matiè- res dans un réceptacle étanche vidé en fin de parcours.Le chariot est monté et conduit par un employé comme certaines tondeuses à gazon. I1 y a trois brosses:l'une,médiene est constituée par de longs crins dispoées en en touffes radiales pénétrant profondément dans le caniveau et réalisés en matière résistante non conductride lwélectricité;deux brosses métalliques cylindriques,de plus pe tit diamètre,de part et d'outre de la brosse médiane et sur le mê- me axe.Ces brosses nettoient les rails de guidage. En tout état de ceuse,le guidage sur caniveau latcral unique simplifie la pose de la voie et t ré#uit le prix kilomètrique. Les intersections de rails et les eiguillages sont parf@itement comp@tibles avec le système,y compris le telonnement de l'aiguille pour raccordements éventuels des voiec montante et descendante. Sur une large artère d dou@le sens de circulation,le caniveau peut longer le trottoir de droite à une trentaine de centimètres seulement de celui-ci.Toute la partie centr@le de l'@rtere est ainsi libre à la circulation génerale m@is dons ce cas aucun stm- tionnement n'est possible pour les jutomobiles le long de lacco- tement droit. Le dispositif représenté sur la figure I offre plus de souplesse: les caniveaux (i) guidant les rames montantes et descend dantes (A) et (B) sont disposés parallèlement de part et d'autre de l'axe médian de la chaussée et distants des quelques centimètres nécessaires et suffisants pour permettre le croisement des rames.Ces deux caniveaux limitent une bande centrale étroite de cinquante à soixante centimètres laissant la totalité de la par+ tic droite de la chaussés,jusqu'au trottoir,entièrement libre à la circulation des autres véhicules ,autos,motos,camions,autobus,autocars,etc.Les stations de tramway pourraient se trouver sur des trottoirs-refuges communs au trafic montant et descendant les caniveaux étant infléchis quelque peu pour élargir suffisam ment la distance entre deux rames se croisant.Cette disposition implique toutefois ia traversée des chaussées par les usagers du tramway et,par voie de conséquence,l'interruption de la circulation générale pendant toutes les opérations de montée et de descente.Il parait donc plus rationnel de situer les points d'arrêt le long du trottoir de droite,dtune part pour le confort des voyageurs qui peuvent attendre dans un abri couvert et,d'autre part,pour faciliter les opérations de paiement préalable ou prix des tickets.Lorsque la rame (A) déboite pour venir se ranger dans la bande (S)réservée à la station,elle coupe obliquement la chaussée.Ce franchissement est trts rapidement effectué et la circulation générale,règlée par signal lumineux (F) passant au rouge avant que la rame ne déboite,doit Entre interrompue pour un temps bien plus court que celui que nécessitent la mon@ tée et la descente des usagers du tramway.En effet,dès que la rame (A) se trouve parallble au trottoir de la station,la circulation générale peut être aussitôt rétablie.Elle Nesera de nouveau interrempue par le signal (F @), situé en aval, que pour permettre le déboitement,vers l'axe médian,de la rame quittant la station (position B).I1 apparait nettement qu'entre deux stations de tramway,le stationnement sur l'accotement droit reste possible. Afin d'accélérer le trafic,la descente des voyageurs s'effec- tue simultanément avec la montée.La première se fait par les par tières situées aux deux extrtmités de la rama constitués par doux véhicules accouplés;la seconds par les deux portières centrale. La station comprend un abri central (I3) et deux enceintes( (14)reliés par une barrière à l'a-plomb du trottoir.L'accès dans l'abri d'attenta (13) ne peut se faire individuellement que par un portillon étroit qui ne s'ouvre qutaprbs paieient du prix du ticket,à tarif unique.Ce ticket peut être délivré par un receo veur ou par péage automatique.Les portes à glissières (16) sent fermées et ne s'ouvrent qu'après l'arrivée et l'arrtt complet de la rame+Les voyageurs peuvent alors monter,au choix,dans l'uns des voitures.Le stationnement dens les enceintes (I4) est interdit et ses portillons è sens unique ne laissent passer que dans le sens de la sortie.-En terminus de ligne,la rétroversion des rames peut se faire à la faveur d'un rond-point,à l'instar des tr@lley-bus.Ce-là permet de conserver le même cté de guidage. A titre indicatif,la capacité intérieure des véhicules est augmentée si les banquettes sont disposées en long sur un seul côté,au bénéfice du nombre des voyageurs debout. De part et d'autre des eesieux,le bas niveau des planchers des caisses des véhicules abaisse le centre de gravité. Las deux dénivellations peuvent être franchie par une marcha, REVENDICATIONS I@-Systèma de Tramway électrique caractérisé par un dispositif de guidage unilatéral,de roulage sur pneumatiques,de captage du courant par fil sérien ou par caniveau,d'agencement des stations. 2'- Système selon la Revendication 1,caractérisé pdr le fait la voie de guidage est un caniveau ubique limité par les deux rails parallèles mais séparés par une distance réduite à quelques c@ntimètres. 3@- Système selon la Revendication I,caractérisé par le fait que le chassis repose sur deux essieux fixes,transvnrsaux,dans les- quels sont logés les moteurs,et aux extrêmités desquels sont ar ticulXstsur pivots verticaux,d'unepart,deux boggies & deux roues chacun,alignés sur l'un des cotés et,d'autre part, deux fusées alignées sur l'autre côté,portant chacune une roue orientable parallèlement au boggie auquel elle correspond par l'intermédiai- re d'une barre de connexion. @@- Système selon la Revendication 3,caractérisé par le fait que les trois roues de chacun des deux trains sont munies de pneuma- tiques jumelés dont les bandes de roulement portent sur le chaussée,alors que les roues des boggies comportent,entre las deux jantes,un boudin métallique de guidage,galbé symétriquement de façon à réagir indifféremment contre l'un ou l'autre champignon de rail. - Système selon le Revendication I,caractérisé par 15 taist qn dans le cas du captage de courant aur fil aérien,la capteur est un tube cylindrique oblong,:otatif sur son axe transversal et comme portent sur sa surface métallique externe une série de petites gorges contigües,dans lesquelles le fil peut indifféremment se loger pour entrainer la rotation. i- Système selon la Revendication I,caractérisé par le fait que le captage peut être fait sur un troisième rail monté sur isolateurs logés au fond du caniveau suivant l'axe médian. T- Système selon la Revendication @,caractérisé par le fait que le capteur est un patin étroit,orthogonslement solidaire d'une lame rectangulaire coulissant verticalement dans un guide en matière plastique très dure,isolante et autlubrifiante,fixé entre les deux galets metalliques d'un petit boggie auxiliaire,roulant sur les rails et guidés par un boudin médian. REVENDICATIONS ( Suite). 8 - Système selon la Revendication 7,caractérisé par le fait que le boggie capteur est relie à l'un des essieux par un bras arti culé,horizont@lement et verticalement,assurant le retour du courant par la masse. 9 - Système selon la Revendication I,caractérisé par le fait que son implantation en réseau urbain peut Btre assortie de stations édifiées sur les trottoirs et agentées en abri d'attente dont l'accès est subordonné au paiement préalable d'un ticket de parcours et dont les portes permettant la montée dans les rames ne peuvent s'ouvrir que suivant un rythme règlementé.