Brevet FR2616718A1 — publié le 19881223

La présente invention concerne un dispositif pour tendre mécaniquement un système caténaire dans un tunnel, en particulier à un tunnel ferroviaire. Un système caténaire comprend une caténaire porteuse et un fil de contact suspendu à la caténaire porteuse au moyen d'élingues - ou "pendules" dont la longueur compense la flèche de la caténaire porteuse entre deux poteaux. Pour empêcher la déformation de la caténaire, en particulier la flèche du fil de contact suite à des variations de température résultant soit de la météorologie soit de l'effet Joule, le système caténaire est constitué de systèmes caténaires élémentaires ayant une longueur de l'ordre de par exemple i km. Chaque système caténaire élémentaire est tendu mécaniquement au moyen de dispositifs tendeurs assurant autQmatiquement le respect de la tension mécanique requise. Les extrémités des systèmes caténaires élémentaires successifs s'étendent parallèlement l'une à l'autre sur une certaine distance de manière à assurer la continuité de l'alimentation en courant le long de la voie ferrée. Les dispositifs tendeurs sont fixés à des poteaux supportant les extrémités des systèmes caténaires élémentaires, et comprennent un contrepoids qui tend la caténaire porteuse et le fil de contact par l'intermédiaire d'un moyen d'amplification d'effort de manière à limiter la valeur requise du contrepoids. Le rapport d'amplification du dispositif amplificateur d'effort, par exemple un dispositif à moufles, est habituellement de i à 5. Les contrepoids sont réalisés sous la forme d'une pile de poids en fonte ayant en général une masse de à 40 kilos chacun. Le poids inférieur comporte un oeillet de guidage qui glisse sur un tube s'étendant le long du poteau pour éviter le balancement du contrepoids. Les systèmes caténaires pour tunnels ferroviaires, dans lesquels la place disponible est généralement limitée, sont différents. En particulier, la caténaire porteuse est souvent remplacée par des supports fixés directement dans la voute du tunnel et il est difficile de trouver la place pour des dispositifs tendeurs. Lorsque la place disponible est particulièrement exigûe, il est nécessaire de prévoir des niches pour loger les contrepoids. Ceci est très onéreux, voire même techniquement difficile. Le but de l'invention est de proposer un dispositif pour tendre mécaniquement un système caténaire dans un tunnel, dispositif qui par sa configuration et son mode de montage permette de tendre mécaniquement la caténaire sans travaux de génie civil tout en respectant à l'intérieur du tunnel le gabarit circulation et le gabarit obstacles. Le gabarit circulation représente, lorsque le tunnel est vue en coupe, le contour à l'inté- rieur duquel doit rester le matériel roulant, et le gabarit obstacles est celui à l'extérieur duquel doivent se situer les équipements autres que le matériel roulant. Le gabarit obstacles est donc extérieur au gabarit circulation. Selon l'invention, le dispositif pour tendre mécaniquement un système caténaire dans un tunnel, comprenant un contrepoids guidé en translation verticale d'un c8té d'un espace laissé libre pour la circulation des véhicules, et un câble reliant le contrepoids à une extrémité du système caténaire par l'intermédiaire de moyens d'amplification d'effort reliés à un support fixe, est caractérisé en ce que le support est fixé au tunnel au- dessus de l'espace laissé libre pour la circulation des véhicules dans le tunnel, et en ce que le dispositif comprend des moyens pour guider le câble le long d'un trajet suivant sensiblement le profil transversal du tunnel entre le mécanisme d'amplification d'effort et le contrepoids. Par "espace laissé libre pour la circulation des véhicules", ou encore, dans la suite, "espace de circulation", on entend l'espace entouré par le gabarit circulation ou le gabarit obstacles, ces deux gabarits pouvant le plus souvent être confondus au sens de l'invention. Ainsi selon l'invention, l'extrémité de chaque caténaire élémentaire n'est plus décalée latéralement par rapport à l'espace de circulation, mais se trouve au- dessus de celui-ci. De plus, le câble du contrepoids suit sensiblement le profil transversal du tunnel entre les moyens d'amplification d'effort disposés au-dessus de l'espace de circulation et le contrepoids disposé sur le côté de cet espace. Le dispositif tendeur selon l'invention est donc très compact et ne nécessite pas de prévoir un élargissement local du tunnel même si le tunnel est très exigu. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après d'un exemple de réalisation non limitatif. Aux dessins annexés: - la figure I est une vue schématique en plan des extrémités adjacentes de deux systèmes caténaires élémentaires; - la figure 2 est une vue en coupe transversale d'un tunnel utilisant l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale selon le plan III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue schématique en plan du dispositif tendeur selon l'invention; - la figure 5 est une vue en élévation du contrepoids; - la figure 6 est une vue en élévation du contrepoids dans ses guides; et l - les figures 7 et 8 sont une vue de face et respectivement une vue latérale d'un élément de roulement destiné à être fixé au contrepoids pour son déplacement dans l"un des guides. Comme représenté schématiquement à la figure 1, un système caténaire comprend des systèmes caténaires élémentaires successifs 1, 2. La figure 1 montre plus particulièrment que les extrémités adjacentes de ces systèmes élémentaires successifs.se côtoient sur une certaine longueur pour être simultanément en contact avec un archet de prise de courant d'un véhicule, de manière à assurer avec certitude la continuité de l'alimentation électrique du véhicule lors du passage d'un système élémentaire au système élémentaire suivant. A chaque extrémité de ch&que système caténaire élémentaire 1 ou 2, un contrepoids 3 est relié par un câble 4 (représenté schématiquement comme horizontal, mais s'étendant en fait verticalement) a un mécanisme amplificateur d'effort 6 qui est à son tour relié à un palonnier 7. Le fil de contact 8 est relié à une extrémité du palonnier 7, et la caténaire porteuse 9 est reliée à l'autre extrémité du palonnier 7. Le palonnier 7 répartit donc à la caténaire porteuse et au fil de contact la tension mécanique fournie par le mécanisme amplificateur d'effort. La figure 2 est une vue en coupe transversale du tunnel. On distingue le gabarit circulation 11 à l'intérieur duquel évolue le matériel roulant, et le gabarit obstacles 12 par rapport auquel l'équipement non roulant ne doit pas dépasser vers l'axe 29 du tunnel. Le gabarit obstacles 12 laisse libre à côté du gabarit circulation 11 un espace libre 13 pour le passage à pied. Il est prévu de l'autre côté du tunnel entre le gabarit obstacles 12 et la paroi du tunnel un compartiment 15 pour l'équipement statique. Les moyens supportant le système caténaire Z616718 comprennent, à intervalles égaux le long du tunnel, une paire de bras comprenant un bras supérieur 14 pour la caténaire porteuse 9 et un bras inférieur 16 pour le fil de contact 8. Chaque paire comprenant un bras supérieur 1 et un bras inférieur 16 est fixée au tunnel au-dessus du gabarit circulation 11 au moyen d'un isolateur 17. De façon usuelle, la paire de bras 14, 16 qui est à égales distances des deux extrémités d'un système caténaire élémentaire peut être empêchée de pivoter autour d'un axe vertical. Les autres paires de bras peuvent pivoter autour d'un axe vertical voisin de l'isolateur 17 pour permettre le déplacement de la caténaire porteuse et du fil de contact sous l'effet de variations de longueur d'origine thermique. Il est également représenté la position d'un fil d'alimentation 18 pour alimenter les systèmes caténaires élémentaires successifs, et deux fils de terre 19, 21. Comme représenté à la figure 3, les moyens amplificateurs d'effort 6 consistent en un dispositif à moufles qui est monté entre le palonnier 7 et un support 22 fixé au tunnel au-dessus du gabarit circulation 11 (figure 2). Plus particulièrment, le système à moufles comprend un jeu de poulies 23 qui est relié au palonnier 7 et un jeu de poulies 24 qui est relié au support 22, la distance entre les deux jeux 23, 24 étant variable de manière à maintenir constante la tension dans le système caténaire élémentaire malgré ses variations de longueur dues aux variations de température. Les poulies du dispositif à moufles 6 s'étendent dans un plan sensiblement horizontal. De manière bien connue, le cible 4 a une extrémité fixée à une monture de l'un des jeux de poulies 23 et 24, et entoure successivemenit les poulies du dispositif à moufles 6. Ensuite, le câble s'étend vers le contrepoids 3, qui est représenté en trait plein dans sa position inférieure (dilatation thermique maximale du système caténaire élémentaire) et en traits mixtes dans sa position supérieure (dilatation thermique minimale du système caténaire élémentaire). Selon une particularité importante de l'invention, entre le dispositif à moufles 6 et le contrepoids 3, le câble 4 est guidé le long de la courbure transversale de la voûte du tunnel par des poulies de renvoi 26 qui sont supportées par des chapes 27 fixées au - tunnel 20. Ainsi, le câble 4 relie le dispositif à moufles 6 situé au-dessus du gabarit circulation 11 au contrepoids 3 situé à côté du gabarit circulation 11, au-delà du gabarit obstacle 12. Entre le dispositif à,moufles 6 et le contrepoids 3, le câble 4 s'étend de préférence dans un plan normal à l'axe du tunnel 29. Comme représenté à la figure 2, dans l'un des dispositifs tendeurs de deux extrémités adjacentes de deux systèmes caténaires élémentaires successifs, le trajet du contrepoids 3 peut s'étendre entre le compartiment 15 réservé à l'équipement et l'espace de circulation, tel qu'il est défini latéralement par le gabarit obstacle 12. Le trajet du contrepoids 3 de l'autre dispositif tendeur (non représenté) desdites deux extrémités adjacentes peut s'étendre de l'autre côté de l'espace de circulation, au-delà de l'espace 13 pour le passage à pied, comme cela est représenté par le trait mixte 31. Comme représenté aux figures 2 et 5 considérées ensemble, le contrepoids 3 est aplati selon un plan sensiblement parallèle au plan vertical médian 32 (figure 2) du tunnel. Le contrepoids 3 est guidé en translation verticale entre deux guides 33 (figures 2 et 6) qui sont espacés l'un de l'autre selon une direction parallèle à l'axe 29 du tunnel. 2 616?1 Chaque guide 33, relié à la paroi du tunnel par des entretQises 51 (figure 4), est constitué par un profilé en H dont les ailes latérales s'étendent parallèlement au plan médian 32 du tunnel. Un dispositif de roulement 34 est fixé à chaque face verticale étroite du contrepoids 3. Le dispositif de roulement 34 (voir figures 6 à 8) comprend une monture 36 portant deux galets 37 espacés verticalement, ayant un axe parallèle à l'axe 29 du tunnel, et un galet 38 monté entre les galets 37 et dont l'axe est horizontal et normal à l'axe 29 du tunnel. La périphérie des galets 37 et 38 est définie par des anneaux de caoutchouc 39. Comme représenté à la figure 6, le galet 38 de chaque dispositif de roulement 34 est destiné à rouler sur l'âme centrale de l'un des guides 33. Les galets 37 sont destinés à rouler sur la face interne de l'une ou l'autre des ailes latérales d'un guide 33. Comme le montre la figure 5, le contrepoids 3 comprend une cage plate faite d'un cadre 41 et de fers plats de liaison 42 qui pourraient être remplacés par un panneau. La cage contient des blocs parallélépipédiques en fonte dont la masse unitaire est par exemple de 40 kg (blocs inférieurs) ou 20 kg. Des plaquettes de renforcement 43, 44 (figure 5) sont prévues sur le cadre pour permettre d'y fixer de manière sûre les dispositifs de roulement 34 et repectivement un dispositif de suspension 46 prévu entre le contrepoids 3 et le câble 4 (figure 6). Le dispositif fonctionne comme suit: Le contrepoids 3 tend le câble 4 sous une force relativement limitée qui est transmise par le câble 4 le long de la voûte du tunnel au dispositif à moufles 6 qui amplifie cette force et la transmet au palonnier 7 qui, à son tour, la répartit également à la caténaire porteuse 9 et au fil de contact 8. Le dispositif ne nécessite aucun élargissement local du tunnel. Comme les poulies du dispositif à moufles s'étendent dans un plan horizontal, d'une part l'encombrement en hauteur est réduit à un minimum et d'autre part le câble 4 part du dispositif à moufles 6 selon une direction parallèle à la face supérieure du tunnel, direction qui est appropriée en vue de guider, comme le prévoit l'invention, le câble le long du profil transversal du tunnel en direction du contrepoids 3. Exemple: Application au tunnel sous la Manche: Pour le tunnel sous la Manche, dont les équipements caténaires ont des caractéristiques particulières liées à la spécificité de l'ouvrage, les contrepoids et les équipements de poulies de renvoi auront les caractéristiques ci-après: 15. Plage de température prévue: 100C à 600C Tension de caténaire: 4 500 daN Coefficient de dilatation du cuivre: 1,7 x 10-6 Distance entre les bras immobilisés à l'égard des rotations d'axe vertical et le dispositif tendeur: 600 m Facteur d'amplification d'effort: 5 Masse du contrepoids: 45 000 N 900 kg x 9,81 Longueur du contrepoids: 2 m 25. Largeur du contrepoids: 0,1 m Hauteur du contrepoids: 0,65 m Course maximale du contrepoids: x 1,7 x 10-6 x 600 x (60-10). = 2,55 m REVENDICATIONS 1. Dispositif pour tendre un sytème caténaire dans un tunnel, comprenant un contrepoids (3) guidé en translation verticale, et un câble (4) reliant le contrepoids (3) à une extrémité du système caténaire (1, 2) par l'intermédiaire de moyens amplificateurs d'effort (6) reliés à un support fixe (22), caractérisé en ce que le support (22) est fixé à la paroi intérieure du tunnel au-dessus de l'espace de circulation (11, 12) et en ce que le dispositif comprend des moyens (26, 27) pour guider le câble (4) selon un trajet épousant sensiblement le profil transversal du tunnel (20) entre les moyens amplificateurs d'effort (6) et le contrepoids (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens amplificateurs d'effort (6) comprennent un dispositif de mouflage dont des poulies s'étendent dans un plan en service sensiblement horizontal. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens (26, 27) pour guider le câble (4) comprennent au moins une poulie de renvoi (26) associée à une chape (27) fixée à la paroi intérieure du tunnel (20). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le contrepoids (3) a une forme aplatie parallèlement à un plan longitudinal médian (32) du tunnel (20). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le contrepoids (3) est guidé en translation entre deux guides (33) espacés selon une direction parallèle à l'axe (29) du tunnel (20). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les guides (33) s'étendent entre l'espace de circulation (11, 12) et un compartiment latéral d'équipement (15) s'étendant tout le long du tunnel (20).