Brevet FR2663599A1 — publié le 19911227

SYSTEME DE TRANSPORT AUTOMATIQUE ET RAPIDE A TRAFIC OPTIMISE DESCRIPTION La présente invention concerne un dispositif automatique et continu de transport à débit élevé ainsi quai faible temps de trajet bien que desservant de multiples stations. On peut classer les transports en "directs" et "omnibus". Dans l'état actuel de la technique, il est bien connu que les "omnibus", s'arrêtant à toutes les stations, génèrent genralernent des temps de trajet plus élevés que les "directs", mais ces derniers n'ont pas l'avantage de desservir toutes les stations. On peut aussi classer ces transports suivant deux autres catégories - les transports continus, tels que : les escaliers mécaniques, les tapis roulants, les remDnte-pente, etc... - les transports discontinus, tels que les trains, les bateaux, les avions, les autobus, etc... Ces derniers ont l'inconvénient d'imposer des temps non négligeables d'attente au départ (par exemple, entre deux trains successifs), mais présentent le gros avantage de posséder des systèmes d'accélération et de décélération importantes qui leur permettent d'atteindre des vitesses de croisière élevées réduisant ainsi considérablement les temps de trajet. Inversement dans l'état actuel de la technique, les transports continus, qui ont l'avantage d'annuler au départ les temps d'attente, possèdent l'important desavantage d'être à vitesse (constante) genéralement très faible, imposée qu'elle est par la vitesse de départ. Ainsi, un remonte-pente ne peut-il pas avancer à 60 Km/h, par exemple, car 1' accélération instantanée au moment de le prendre serait trop importante. I1 en est de mSme pour les escaliers mecaniques, les tapis roulants, etc... Cela augmente considérablement le temps de trajet et réduit d'autant 1 'intérêt des transports continus, malgré tous leurs autres avantages. te dispositif suivant l'invention permet de cumuler les avantages à la fois - des transports omnibus : desserte d'une multitude de stations - des transports directs : pas d'arrêt entre départ et arrivée - des transports continus: pas de temps d'attente au départ et flux continu - des transports discontinus : vitesses de croisière élevée et d'obtenir ainsi - des temps de trajets courts - des débits élevés - un confort accru - une utilisation maximale des infrastructures de transport - une rentabilisation optimale des investissements le tout, d'une manière automatique. Ainsi, dans tous les systèmes courants de transport en commun existants, comme le chemin de fer par exemple, les longueurs de voie où il ne circule pas de rames sont beaucoup plus grandes que celles où il en circule : la voie ferrée considérée est mal utilisée. Et celà, meme et y compris sur les lignes où les rames se suivent d'une manière très rapprochées (exemple, le RER A à Paris) et permettent d'atteindre une grande densité de trafic. Par rapport à ce système, le dispositif suivant l'invention, permet une très nette amélioration et un accroissement de l'utilisation des voies. Son principe est le suivant - sur un circuit dit "principal" bouclé sur lui-meme, circulation à vitesse élevée, constante et sans arrêts, de véhicules rapprochés (voire positifs) de grande capacité appelés ci-après "vaisseaux". - sur (un ou) plusieurs circuits dits "secondaires" également bouclés sur eux mânes, circulation à vitesse variable de petits véhicules appelés ci-après "navettes", chargées de la desserte entre les gares et les vaisseaux. Chacune de ces navettes peut embarquer des passagers à vitesse nulle sur un quai de départ d'une gare (ou station). Elle accélère ensuite pour parvenir à la hauteur d'un vaisseau, sur une voie parallèle à lui et à la même vitesse que lui. Le transfert des passagers navette-vaisseau peut alors s'effectuer dans les deux sens : c'est le "transbordement" (ou transfert). Ensuite, la navette décélère pour atteindre une vitesse très faible puis nulle sur un quai d'arrivée d'une gare où peut s'effectuer le débarquement. Elle est ensuite prête pour un nouvel embarquement et recommencer un nouveau cycle. le tout s'effectue d'une manière automatique et ininterrcmpue, sous contrôle humain permanent possible. le dispositif suivant l'invention peut exister en plusieurs versions principales, mais pas forcement séparées Dans toutes les versions, et pour simplifier, le circuit principal est supposé unique, se referme sur luiimeme et, bien qu'il puisse comporter des sinuosistés, est représenté rectiligne sur les dessins. VERSION 1 (Fig 1/9) Dans ce cas, le circuit secondaire est unique et dessert en série toutes les gares du circuit, généralement situées le long (ou peu écartées) du circuit principal. le circuit total est donc constitué de quatre voies parallèles se bouclant sur elles-memes en deux circuits séparés, l'un principal (CP) pour les vaisseaux, au milieu, et l'autre, secondaire (CS) pour les navettes de chaque côté. - Un voyageur partant de la gare G1 pour se rendre à la gare Gn, embarque sur le quai de départ QD2 de G1 dans une navette qui accélère pour parvenir en C à la vitesse des vaisseaux. Entre C et D, il effectue son transfert dans le vaisseau qui se trouve à sa hauteur et va s'y installer confortablement pour la durée de son trajet. Au signal annoncant la gare Gn, il se prépare à quitter le vaisseau. Entre E et F, il effectue son transfert dans une navette qui se présente à sa hauteur. Celle-ci décélère à partir de F pour atteindre à vitesse faible puis nulle le quai Q2 d'arrivée de la gare Gn sur lequel il débarque. La navette avance ensuite jusqu'au quai de départ QD2 de cette meme gare, puis s'arrête pour permettre l'embarquement d'autre passagers, et ainsi de suite. le vaisseau circule à vitesse élevée constante. les navettes circulent à vitesse variable. Chaque navette démarre d'un quai de départ d'une gare, accélère, parvient à une vitesse constante égale à celle des vaisseaux entre C et D pour permettre les transbordements, puis décélère et arrive à une vitesse faible puis nulle au quai d'arrivée de la gare suivante pour permettre le débarquement, puis avance jusqu'au quai de départ de la meme gare, et ainsi de suite. VERSION 2 (Fig 2/9) Dans ce cas, il existe un circuit secondaire pour chaque gare, constitué d'une seule voie se bouclant sur ellermeme, assurant les embarquements et les débarquements dans les deux directions. les gares sont généralement situées le long (ou peu écartées) du circuit principal. - le circuit total est donc constitué d'un circuit principal au milieu, se bouclant aux deux extrfimités du réseau considéré, et d'autant de circuits secondaires, de chaque côté, chacun bouclé sur lui-meme, qu'il y a de gares. - Pour un voyageur partant de la gare G1 pour se rendre à la gare Gn, le parcours est le mêlme que précédemment. - A noter que les quais de la gare Gx par exemple pourraient aussi être placés en Q'D1, Q'A1, Q'A2 et Q'D2, c'est-à-dire "à cheval suer deux circuits secondaires. VERSION 3 (Fig. 3/9) Dans ce cas, il existe un double circuit secondaire pour chaque gare, généralement écartée du circuit principal. Le circuit total est donc constitué d'un circuit principal, identique au précédent, et d'autant de circuits secondaires doubles qu'il y a de gares. Chaque double circuit secondaire est constitué de deux voies se bouclant sur elles-mêmes : une par direction, mais à la fois pour départs et arrivées. Pour un voyageur partant de la gare Gl pour se rendre à la gare Gn, le parcours est le même que précédemment. VERSION 4 (Fig. 4/9) Dans ce cas, il existe un seul circuit simple secondaire se bouclant sur luiimême pour chaque gare, généralement écartée du circuit principal. le circuit total est donc constitué d'un circuit principal, identique au précédent, et d'autant de circuits secondaires simples qu'il y a de gares. Le circuit simple secondaire est constitué d'une seule voie, à la fois pour les deux directions, pour les départs et pour les arrivées. Pour un voyageur partant de la gare G1 pour se rendre à la gare Gn, le parcours est le m^eme que précédemment. Mais il peut coexister dans la même navette des passagers en attente d'enExaxuH3ment, et d' autres en attente de débarquement. VERSION N Toutes les versions sont envisageables en partant des versions précédentes. On peut par exemple panacher les différentes versions entre elles et les combiner en fonction des résultats recherchés, chacune ayant ses avantages et incorrvénients. On peut également raccorder plusieurs circuits principaux entre eux. La présente invention peut s'appliquer à tous les modes de transport, de marchandises ccmme de personnes. Elle peut comporter beaucoup de variantes en fonction de l'utilisation que l'on désire en faire. Dans ce qui suit, nous ferons les suppositions suivantes non limitatives - transport de passagers en zone urbaine - sur le circuit principal n'existe qu'un seul vaisseau, très long, de la longueur de la voie sur laquelle il circule à vitesse élevée, formant une seule rase sans fin. - la version retenue à titre d'exemple est la version n 1. Pour le bon fonctionnement de l'ensemble du dispositif suivant l'invention, des impératifs techniques sont à respecter - circulation permanente du vaisseau à vitesse élevée la plus constante possible, - circulation de chaque navette à vitesse variable, en un flux ininterroLEpu, - synchronisation du circuit secondaire avec le circuit principal, notamment pour assurer le transbordement. Nous allons entrer plus en détails dans le fonctionnement (Fig. 5/9). le dispositif comporte 4 voies. le tronçon est représenté entre deux gares GI et G2. le vaisseau (1) roule à vitesse constante sur les deux voies centrales. les navettes (2) roulent à vitesse variable sur les deux voies extérieures. A cet instant détermine, il existe en même temps :: tr - des navettes devant les quais d'arrivée et de départ QA1 et QD1 dans un sens et QA2 et QD2 dans l'autre sens. - des navettes en accélération entre A et B et G et H, et en décélération entre E et F et K et L. - des navettes en accostage en C et I et en "désaccostage" en D et J. - des navettes en transbordement entre C et D dans un sens et entre I et J dans l'autre sens. On voit que les opérations suivantes - pour les navettes : embarquement, accélération, accostage, transbordement, désaccostage, décélération, débarquement - pour le vaisseau: avertisseur du prochain transbordement, accostage, transbordement, désaccostage, doivent se faire en synchronisation. Pour cela, les solutions techniques peuvent être les suivantes à titre d'exemples Navettes : solution A - Entradrement à vitesse variable de toutes les navettes d'un mAme circuit par un systeme de "chaîne en Z" générateur de vitesses variables. Une chaire en Z est un système entraîné à vitesse constante et permettant de générer des nwements linéaires à vitesse variable en fonction de la position des mobiles à entra mer dans un parcours (Fig 6/9). le dispositif est constitué d'une chaîne continue et sans fin dont les maillons (1) ont tous la même longueur et sont reliés entre eux par des articulations. Ces parties articulées, situées aux extrémités des maillions, sont guidées par des glissières (2) appropriées, en vis à vis, plus ou moins rapprochées suivant la vitesse désirée - écartées pour l'obtention de vitesses faibles (en EF, GH, LK et AB), - rapprochées pour ltobtention de vitesses élevées (en CD et IJ), - à écartement variable pour l'obtention d'accélération (en HI et BC) ou de décélérations (en DE et JK). Un mobile accroché à un maillon est donc animé d'une vitesse variable en fonction de sa position dans le parcours, suivant l'écartement des glissières. Dans le dispositif suivant l'invention, 1 'entrainement et la synchronisation de la channe en Z se font par le vaisseau lui-même, dans la zone de transbordement par exemple. Dans ce cas, cette chaîne est entraidée mécaniquement par le vaisseau (lorsque les maillons de la chaîne sont étirés). Auprès le "désaccostage" les maillions, guidés par leurs glissières, viennent s'empliler de plus en plus pour assurer la décélération et l'arrivée à vitesse faible au quai d'arrivée. Un blocage mécanique en fin de quai d'arrivée, jouant par exemple sur le jeu d'empilement des maillons, assure un temps d'arrêt permettant le décarquement. Après déblocage, chaque navette avance jusqu'au quai de départ en fin duquel un autre blocage mécanique assure un nouveau temps d'arrêt permettant l'embarquement. Après déblocage, la navette accélère, conformement au resserrement des glissières des maillons de la chaîne en Z, jusqu'à atteindre la vitesse du vaisseau pour assurer le transbordement, etc... Navettes : Solution B - Entrainement de chaque navette par un moteur électrique asservi à un prograttttateur qui impose une vitesse prédéterminée pour chaque partie du parcours, soit : arrêt au quai de départ puis démarrage après un temps prévu, accélération puis vitesse égale à celle du vaisseau pour le transbordement, puis décélération et arrêt au quai d'arrivée, redimarrage après un temps prévu, nouvel arrêt au quai de départ, etc... Des balises au sol, synchronisées avec le vaisseau, placées tout le long du parcours des navettes, viennent indiquer à chaque navette si elle est en avance ou en retard, et agissent automatiquement sur sa vitesse pour la mettre en synchronisme avec le vaisseau. Vaisseau : la vitesse du vaisseau, noraalement constante, reste en synchronisme avec (les ou) le circuit des navettes. Pour cela, dans la solution A, ce synchrenisme est réalisé du fait de l'entraînement (des ou) de la chaîne en Z par le vaisseau. Dans la solution B, le synchronisme est assuré par le fait que la "mise à 1 'heure" de toutes les balises est réalisée par des capteurs au sol sur le circuit vaisseau qui joue là encore le rôle "d'horloge mère" lorsque le vaisseau ralentit ou accélère, tout le système des navettes fait de même. les fonctions diverses telles que - messages vocaux, avertisseurs lumineux ou sonores, accostage, ouvertures et fermetures de portes, désaccostage, etc. . sont commandés par des capteurs au sol synchronisés et ont lieu à des positions fixes dans chacun des circuits. Applications industrielles les applications industrielles du dispositif suivant l'invention peuvent être très diverses et concerner le transport de marchandises comme celui des voyageurs, qu'il soit de tous modes possibles chemin de fer, route, bâteaux, téléphériques, remonte-pentes, escaliers roulants, tapis roulants, trottoirs roulants, avions, transporteurs à bandes, télé-bènes, etc... Et ce, sur des circuits déjà existants ou sur des circuits nouveaux. les applications industrielles du dispositif suivant l'invention sont particulièrement intéressantes pour tout ce qui concerne les transports de voyageurs en milieu urbain par voie ferrée. A titre d'exemples, ont peut citer les applications suivantes dans ce domaine : - Circuit déjà existant : remplacement du KER A de Paris. Si l'on remplace le Réseau Express Régional A de Paris (le plus chargé en trafic de tous les réseaux ferrés européens) par un dispositif suivant l'invention version 1 (Fig 1/9), entre Vincennes et Nanterre par exemple, on peut obtenir les résultats suivants - Hypothèse :Vaisseau - rame unique sans fin (40 km environ) - deux étages - vitesse constante de 80 km/h - contenance : 6 passagers par mitre Navettes : - 10 personnes environ par navette - à chaque gare, quai à deux voies, à la fois pour spart comme pour arrivée - Performances : - débit : 480 000 voyageurs par heure (soit plus que l'ensemble de tous les RER cumulées). - durée de trajet : gare de Lyon - la Défense (12 km) en 9 mn - consommation d'énergie par personne transportée très réduite - confort amélioré - pas d'attente aux départ et arrivées - utilisation optimale des infrastructures telles que les escaliers mecaniques, couloirs d'accès, etc... qui ne sont plus engorgés à chaque arrivée de train mais assurent un flux continu. - Circuit nouveau à créer : réseau urbain intégral pour grandes villes. Soit une ville pouvant s inscrire dans un cercle de diamètre E (Fig. 7/9) le dispositif suivant l'invention peut prendre en charge la totalité des voyageurs potentiels dans les sens entrée et sortie. le circuit V du vaisseau peut alors être de la forme de celui représenté, afin de permettre de transporter tous les voyageurs des portes extérieures de la ville vers le centre et inversement. les circuits des navettes peuvent venir sty brancher, soit selon la version 1 (Fig 1) ou selon tout autre version (2, 3, 4 ou n). Un tel dispositif, conçu entièrement dans ce but, peut faire circuler une rame vaisseau d'une capacité de plus de 10 voyageurs par mètre, ce qui représente, pour une vitesse de 100 Km/h un débit de plus de 1 million de voyageurs à l'heure. Soit en une journée plus que l'ensemble des voyageurs transportés quotidiennement par tous les systèmes de transport en commun de Paris, par exemple, RER, métro et bus. Quant à la rapidité, elle est fortement accrue puisqu'elle permet de mette moins de 8 mn pour aller de n'importe quel point de la périphérie au centre meme d'une ville d'une douzaine de Km de diamètre, le tout dans des conditions de confort nettement améliorées et sans engorgement. Cela permet de résoudre le problème de la circulation des automobiles dans les grandes villes. En créant des parkings importants dans les périphéries, les autottobilistes seront incités à emprunter ce type de transport en commun, très rapide, efficace, confortable et pratiquement jamais saturé, pouvant drainer tous les types de voyageurs. Le circuit nouveau, raccordé aux réseaux existants de transports en commun, peut être une réponse très efficace au problème de l'engorgement des grandes villes ainsi qu'à celui de leur pollution par les transports automobiles. A noter que suivant les besoins, plusieurs circuits "vaisseau" peuvent être raccordés ensemble, avec transbordements entre vaisseaux. TRANSBORDEMT le transbordement est une opération importante, surtout pour les passagers, car il faut respecter des règles de sécurité qui imposent des solutions techniques d'autant plus complexes que la vitesse du vaisseau est grande. A vitesse peu importante, on peut admettre des solutions très simples du type transfert par déplacement pédestre des personnes : sans portes pour les très faibles vitesses, et avec portes pour les moyennes vitesses, soit dans la majorité des cas. La solution proposée ci-après peut être appliquée surtout pour les vitesses les plus grandes, du fait de sa haute sécurité. Solution grande vitesse (Fig. 8/9) Chaque navette N est constituée d'un chariot élémentaire de chemin de fer portant une cabine C (Ca : cabine arrivée - Cd : cabine départ). Lorsque la navette est en position de transbordement, les balises au sol et les systèmes de sécurité commandent l'ouverture de la porte P3 du vaisseau puis le passage de la cabine arrivée Ca de son chariot à l'aire de transfert A2 située dans le vaisseau V. Ensuite, cette cabine arrivée Ca et la cabine départ Cd (qui attendait en A3, portes fenDes, chargée normalement de voyageurs souhaitant débarquer à la prochaine gare) se déplacent respectivement sur l'aire A1 de dégagement et sur l'aire de transfert A2. La cabine départ Cd passe alors de A2 sur le chariot. les balises au sol ainsi que les systèmes de sécurité commandent alors la fermeture de la porte P3 du vaisseau, le passage de Ca de A1 à A3, l'ouverture de la porte P2 de Ca puis le "désaccostage". Et le cycle peut recommencer, Ca devenant Cd. A noter que la porte P2 peut également être latérale. le cycle total de transbordement peut ainsi ne durer que quelques secondes. A4 est une aire d'embarquement avant l'accostage et de débarquement après l'accostage (A'4 si porte P2 latérale). les aires A1 et A2 sont interdites aux passagers du vaisseau et protégées par une barrière ou une cloison B. les mouvements des cabines sont facilités par les solutions techniques suivantes - les aires A2 et A3 sont occupées, au moment de l'accostage, par un ensemble à rroiwements croisés rectangulaires (Fig 9/9). Cet ensemble est composé : - d'un chariot M dont le mouvement rectiligne est parallèle au ncuvement du vaisseau. - de deux chariots N dont chacun des mouvements rectilignes est perpendiculaire au mouvement du vaisseau. les roues R de chaque chariot N roulent sur la partie supérieure du chariot M située à la mcme altitude que la partie supérieure du chariot porteur de la navette en cours d'accostage. les mcNvEments des cabines à partir de l'ouverture de la porte P3 sont imposés par un système solidaire du vaisseau qui - assure la précision d'accostage, - deverouille la sécurité de positionnement de Ca sur le chariot navette - fait entrer Ca dans le vaisseau sur l'aire A2 - fait passer Ca et Cd respectivement en A1 et A2 - fait passer Cd de A2 sur le chariot navette - verrouille la sécurité de positionnement de Cd sur le chariot navette Ces mouvements peuvent être effectués au moyen de vérins double effet placés en K pour le chariot M et en L pour les chariots N (voir Fig 7 et 8). Ce même système peut également être utilisé pour le transport des marchandises. Nota : les transbordements peuvent aussi avoir lieu dans certaines configurations, entre deux vaisseaux à même vitesse. REVENDICATIONS : 1. Dispositif de transport automatique et rapide à trafic optimisé de marchandises et surtout de voyageurs, particulièrement en milieu urbain, caractérisé principalement en ce qu'il comporte deux types distincts de circuits. - Un circuit principal, formant une boucle fermée, sur lequel circule d'une manière continue et à vitesse élevée la plus constante possible, des véhicules dits "vaisseaux", très rapprochés ou même jointifs formant alors une seule et immense rare sans fin. - Un ou plusieurs circuits secondaires sur lesquels circulent des véhicules dits "navettes", à vitesse variable, chargées de desservir (les ou) le vaisseau jusqu'aux gares, aller et retour, et dans les deux sens du circuit principal. 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé par le fait que le circuit secondaire peut être unique (Fig 1/9) et desservir en série toutes les gares du circuit, le circuit total comportant alors quatre voies parallèles se rebouclant sur elles-mêmes en deux circuits séparés, l'un principal (CP) pour (les ou) le vaisseau, et l'autre, secondaire (CS) pour les navettes. 3. Dispositif selon 1 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il peut exister (Fig 2/9) un circuit secondaire pour chaque gare (généralement située le long ou peu écartée du circuit principal) constitué d'une seule voie se bouclant sur elle-même et assurant les embarquements et les débarquements dans les deux directions. 4. Dispositif selon 1 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il peut exister (Fig 3/9) un double circuit secondaire pour chaque gare (généralement écartée du circuit principal), le circuit total étant alors constitué d'un circuit principal et d'autant de circuits secondaires doubles qu'il y a de gares, chaque double circuit secondaire étant lui-même constitué de deux voies se bouclant sur elles mêmes, une par direction, mais à la fois pour les départs et les arrivées. 5. Dispositif selon 1 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il peut exister (Fig 4/9) un circuit secondaire se bouclant sur lui-même, pour chaque gare (généralement écartée du circuit principal) constitué d'une seule voie assurant les enbarquerents et les débarquements dans les deux directions. 6. Dispositif selon 1 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que sur le circuit principal peut ne circuler qu'un seul vaisseau de la longueur même de la voie, formant alors une seule rame sans fin. 7. Dispositif selon 1 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les mouvements des véhicules (navettes et vaisseaux) sont normalement ininterrarpues, automatiques et synchronisés, (les ou) le vaisseau jouant alors le râle d'horloge mère (Fig 5/9). 8. Dispositif selon 1 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'entrainement à vitesse variable de l'ensemble des navettes d'un même circuit secondaire peut se faire au moyen d'une chaîne en Z (Fig 6/9) synchronisée avec (les ou) le vaisseau. 9. Dispositif selon 1 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'entraînement de chaque navette peut se faire au moyen d'un moteur électrique asservi à un programmateur imposant une vitesse prédéterminée pour chaque partie du parcours, cette vitesse étant modulée par des balises au sol permettant d'assurer le synchronisme avec (les ou) le vaisseau. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le transbordement (Fig 8/9 et Fig 9/9) peut s'effectuer par le transfert de cabines contenant les voyageurs (ou marchandises) de la navette au vaisseau et inversement, pendant la phase d'accostage.