Brevet FR2687973A1 — publié le 19930903

La présente invention concerne la détection de paliers surchauffés dans des véhicules ferroviaires. Dans un réseau de chemin de fer il est désirable, pour des raisons de sécurité, d'être averti à temps d'une défaillance possible des paliers des roues Un palier de roue défaillant est soumis habituellement à une surchauffe, laquelle est due, par exemple, à une perte ou à un excès de lubrifiant ou à un défaut structural d'une pièce du palier. Par conséquent il est courant d'utiliser ce que l'on appelle des systèmes à boîte chaude' qui surveillent la température des paliers des roues tandis que le matériel roulant est en service Le système de détection à boîte chaude comprend des détecteurs fixes de rayonnement infrarouge montés le long de la voie, de chaque côté de celle-ci, et disposés de manière à détecter le rayonnement infrarouge émis à partir des paliers chauffés, lorsque ces paliers passent au-dessus des détecteurs Un palier fonctionnant normalement est porté à une température qui est supérieure d'environ 50 'C à 70 'C à la température ambiante, et les détecteurs sont par conséquent disposés de manière à ne pas répondre à un rayonnement infrarouge résultant de ce type de plage de température Cependant si le palier vient à être surchauffé, la longueur d'onde et la fréquence du rayonnement infrarouge provenant du palier changent Si un détecteur situé d'un côté de la voie détecte une telle variation du rayonnement infrarouge en provenance d'un palier passant au-dessus de lui, ce qui indique que le palier est en train d'être surchauffé, un signal électrique est émis par le détecteur en direction de la boîte de signalisation suivante le long de la voie si bien que le conducteur du train peut être averti de la surchauffe du palier et qu'il peut arrêter le train. Cependant les systèmes de détection courants à boîte chaude de ce type présentent certains inconvénients Par exemple dans la plupart des véhicules ferroviaires les paliers des roues sont disposés aux extrémités externes opposées d'un essieu comprenant deux roues espacées montées d'une manière fixe sur un arbre rotatif commun Les carters des paliers sont donc disposés à l'extérieur des roues et ils font saillis légèrement vers l'extérieur, au-delà des rails parallèles Les détecteurs à boîte chaude sont par conséquent placés normalement de manière à recevoir le rayonnement infrarouge en provenance de paliers de roues dans cette position Cependant il existe maintenant des essieux de véhicules ferroviaires dans lesquels les paliers de l'arbre sont disposés à l'intérieur des roues Par conséquent lorsqu'un matériel roulant présentant un tel agencement se déplace sur une voie pourvue de détecteurs courant à boîte chaude, ces détecteurs qui se trouvent à l'extérieur de la voie, ne sont pas dans une position appropriée pour pouvoir recevoir et détecter le rayonnement infrarouge provenant des paliers internes Un système pour remédier à cet inconvénient est décrit dans la demande de brevet anglais n'91 06234-9 La présente invention fournit un autre moyen pour résoudre ce problème. Cependant les détecteurs courants à boîte chaude présentent un autre inconvénient important Pour des raisons d'économie les détecteurs à boîte chaude sont habituellement placés à plusieurs kilomètres les uns des autres le long de la voie ferrée Par exemple ils peuvent être disposés à une distance les uns des autres allant de 50 kilomètres à 160 kilomètres A partir du moment o un palier de roue se trouve être surchauffé au point d'être détectable par un détecteur de boîte chaude, un véhicule ferroviaire peut continuer à rouler pendant seulement trois ou cinq kilomètres avant que ne se produise la rupture du palier de la roue, cette rupture pouvant être catastrophique Il est par conséquent tout à fait possible que la rupture se produise avant que la surchauffe ne soit détectée par un détecteur de boîte chaude disposé le long de la voie La présente invention permet également de remédier à cet inconvénient. Suivant l'invention il est prévu un système destiné à être utilisé pour la détection de paliers surchauffés dans un véhicule ferroviaire, comprenant un système de conduits remplis d'air, adapté de manière à conununiquer avec le système de freinage pneumatique du véhicule, caractérisé en ce que le système de conduits comporte au moins une soupape de sortie normalement fermée et une unité de détection qui, en cours d'utilisation, est disposée en liaison thermique avec un palier de roue du véhicule, l'unité de détection contenant un corps en matière fusible adapté de manière à fondre lors du dépassement d'une température prédéterminée, la fusion du corps en matière fusible étant adaptée de manière à ouvrir la soupape de sortie normalement fermée et à placer ainsi le système de freinage pneumatique du véhicule en communication avec l'échappement. Dans le système suivant l'invention la surchauffe du palier amène le corps en matière fusible, dans l'unité de détection, à fondre en ouvrant alors la soupape de sortie, normalement fermée, laquelle laisse alors l'air fuir à partir du système de conduits et par conséquent à partir du système de freinage pneumatique du véhicule, en direction de l'atmosphère. Le système de freinage pneumatique peut comporter un système d'alarme et/ou de sécurité totale qui devient activé lors d'une fuite d'air à partir du système de freinage Par exemple les freins peuvent être agencés de manière à être appliqués automatiquement si une telle fuite se produit, et un sifflet d'alarme peut émettre alors émis un signal sonore. Dans le système suivant l'invention la soupape de sortie normalement fermée peut être incorporée dans l'unité de détection elle-même Par exemple la soupape peut comprendre un passage de sortie s'étendant à partir du système de conduits, rempli d'air, jusqu'à l'atmosphère, ce passage étant normalement obturé par un bouchon constitué de ladite matière fusible, si bien que l'air provenant du système de conduits peut s'échapper dans l'atmosphère, lors de la fusion du bouchon La matière peut être constituée par un alliage métallique fusible ayant une composition appropriée. De préférence l'ouverture de la soupape de sortie normalement fermée peut être adaptée de manière à provoquer l'ouverture d'une soupape d'échappement principale dans le système de freinage pneumatique du véhicule Ainsi une faible fuite à travers la soupape de sortie peut être utilisée en tant que déclencheur pour activer la soupape d'échappement principale plus importante de manière à produire un échappement d'air plus massif à partir du système de freinage du véhicule et d'exercer un effet plus important et plus immédiat sur le système, tout en produisant un flux d'air plus grand à travers le sifflet. Un robinet d'isolation peut être disposé dans le système de conduits entre la soupape de sortie normalement fermée et le système de freinage pneumatique du véhicule, et de préférence entre la soupape d'échappement principale et le reste du système de freinage pneumatique En fermant ce robinet on peut isoler le 2687973 système de détection des paliers de roue surchauffés, une fois qu'il a été déclenché, par rapport au système de freinage pneumatique normal du véhicule De ce fait, une fois l'alarme donnée, le véhicule ferroviaire peut continuer son mouvement à petite vitesse le long de la voie, jusqu'à un emplacement approprié o les réparations peuvent être effectuées. De préférence une unité de détection séparée est mise en liaison thermique avec chaque palier de roue du véhicule ferroviaire. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue schématique de l'ensemble d'un système suivant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale, à plus grande échelle, d'une forme d'exécution appropriée d'une unité de détection pour le système. Si on se réfère à la figure 1 on voit qu'un conduit 10 du train fournit de l'air comprimé au système de freinage pneumatique habituel du véhicule ferroviaire, ce système de freinage pneumatique étant indiqué schématiquement en 11 Au système de freinage habituel est associé un système 12, suivant l'invention, pour détecter une surchauffe de n'importe quel palier de roue dans chaque bogie du véhicule Le bogie est indiqué schématiquement par la limite 13 tracée en trait mixte sur la figure 1. A chaque palier de roue est associée une unité de détection 14 Ainsi qu'il est représenté d'une façon plus détaillée sur la figure 2, chaque unité de détection comprend un raccord tubulaire 15 portant des filetages externes 16, un écrou de manipulation intégral 17 et un passage traversant 18 Ce passage traversant 18 est comblé, au voisinage d'une extrémité du corps, avec un bouchon cylindrique solide 19 en un alliage métallique fusible La surface interne du passage 18 est formée avec deux gorges périphériques espacées 20 qui sont remplies par l'alliage de manière à contribuer à la retenue du bouchon d'alliage dans le passage 18. L'alliage métallique est conçu de manière à avoir un point de fusion d'environ 970 C, et il est de préférence d'un type qui se dilate lors de sa solidification si bien que, pendant la fabrication, lorsque le bouchon est amené à se solidifier dans le passage 18, il se dilate vers l'extérieur de manière à former un joint étanche à l'air avec les parois du passage 18 N'importe quel alliage approprié ayant les caractéristiques désirées peut être utilisé, tel que, par exemple, un alliage du type bismuth-étain-plomb d'une composition eutectique. Le raccord 15 est vissé dans un trou fileté formé dans la boîte d'essieu de manière à être très proche du palier et il est soumis à l'élévation de température de celui-ci L'emplacement du raccord rapporté est de préférence tel que le bouchon métallique 19 atteint son point de fusion lorsque la température interne du palier de roue adjacent atteint une température d'environ 120 'C. L'extrémité de chaque raccord 15 qui est éloignée du bouchon 19, est reliée, par un tuyau flexible 21 (voir la figure 1), à un conduit 22 monté sur le châssis du bogie Les conduits 22 qui peuvent être réalisés, par exemple, en acier, en cuivre, ou en fibre renforcée, sont raccordés à un collecteur central 23 et un autre tuyau flexible 24 raccorde le collecteur 23 à un conduit en acier 25 monté sur le châssis du véhicule Un robinet de test 26 du système, actionnable manuellement, est branché sur le conduit 25. Le conduit 25 est connecté, par l'intermédiaire d'une soupape d'échappement principale 27 et d'un robinet d'isolation 28, à un autre conduit 29 qui est relié, par l'intermédiaire d'un raccord en T 30 au conduit principal 10 du train Le robinet d'isolation 28 est normalement ouvert tandis que la soupape d'échappement principale 27 est normalement fermée. Le système fonctionne comme suit: Si un palier de roue quelconque commence à être surchauffé, la température du bouchon métallique 19 dans l'unité de détection associée commence également à monter Lorsque le palier de roue atteint une température interne d'environ 120 'C qui est inférieure à la température à laquelle la graisse de la boîte d'essieu commence à se dégrader, ce qui peut entraîner éventuellement une défaillance catastrophique du palier, le bouchon d'alliage 19 commence à fondre lorsque sa température s'élève au- dessus de 97 C L'alliage fondu s'écoule à l'extérieur du passage 18 dans l'unité de détection en mettant alors le système de conduits 22, 24, 25 et 29 en communication avec l'atmosphère si bien que de l'air commence à fuir à partir du conduit 10 du train. La fuite d'air à travers l'unité de détection et la chute corrélative de la pression d'air dans le système de conduits amène une soupape pilote dans la soupape d'échappement d'urgence 27 à fonctionner, ce qui amène cette soupape d'échappement 27 à s'ouvrir totalement et à décharger une quantité notable d'air dans le conduit du train vers l'atmosphère L'échappement de l'air en provenance du conduit du train, à travers la soupape d'échappement d'urgence 27, est réglé de manière à se traduire par l'application d'urgence des freins du train, ce qui amène le train à s'arrêter En même temps un sifflet incorporé dans la soupape d'échappement 27 émet un signal sonore, ce qui donne une alarme audible indiquant ce qui s'est produit Puisque le bouchon d'alliage 19 fond avant que le palier associé n'ait atteint une température critique, l'effet du freinage d'urgence ne provoque pas normalement des dommages additionnels causés au palier surchauffé Le fonctionnement du système de sécurité se produit donc suffisamment tôt dans le cycle de défaillance pour permettre au véhicule ferroviaire de se déplacer lentement jusqu'à un point d'arrêt de sécurité, après que la surchauffe du palier de roue a été détectée. Puisque la fusion du bouchon fusible 19 indique d'une manière positive une élévation de température dans la boîte d'essieu, il n'est pas nécessaire d'examiner ou de toucher la boîte d'essieu elle-même pour déterminer si elle est effectivement surchauffée Chaque signal indiquant un palier surchauffé peut être par conséquent traité comme une indication d'un palier défaillant, ce qui élimine la nécessité, pour les conducteurs, d'effectuer un jugement pour déterminer la gravité de la situation. L'emplacement de la soupape à sifflet indique dans quel bogie se trouve le palier surchauffé et le sifflet continue à fonctionner aussi longtemps que le compresseur de la locomotive fournit de l'air au système de freinage du train. Pour couper l'alimentation du sifflet et de la soupape d'échappement 27 on ferme le robinet d'isolation 28 Ceci permet au système de freinage pneumatique d'être remis en pression si bien que les freins peuvent être desserrés et que le véhicule peut continuer à rouler lentement vers un point d'arrêt sur Ainsi l'isolation du système de détection de boîte chaude, après un défaut, ne provoque pas l'isolation du système de freinage pneumatique du véhicule puisque les deux systèmes de détection de boîte chaude et de freinage du véhicule sont montés en parallèle et non pas en série De même l'isolation du distributeur du wagon n'entraîne pas l'isolation du système de détection de boîte chaude sur le bogie. Le robinet de test 26 permet de tester le système de détection de boîte chaude puisque l'ouverture du robinet de test 26 simule la fusion de l'un des bouchons fusibles, en produisant une fuite d'air vers l'échappement, et il peut être ainsi utilisé pour savoir si la soupape d'échappement principale 27 et le sifflet fonctionnent correctement lorsqu'une telle fuite se produit. Dans l'agencement décrit ci-dessus le bouchon fusible en alliage métallique 19 ferme de lui-même le passage 18 dans l'unité de détection et il constitue ainsi par lui-même, en fait, la soupape qui s'ouvre lors d'une élévation de température On comprendra cependant que d'autres systèmes de soupape sont possibles pour obtenir le même effet Par exemple la fuite d'air à partir de l'unité de détection peut être commandée par un élément de soupape non fusible dont le mouvement est lui-même commandé par un élément thermosensible séparé, tel qu'un élément fusible, de manière à se déplacer d'une position fermée à une position ouverte lorsque l'élément thermosensible détecte une montée appropriée de la température du palier de roue associé. REVENDICATIONS 1. Système destiné à être utilisé pour la détection de paliers surchauffés dans un véhicule ferroviaire, comprenant un système de conduits remplis d'air ( 10,22,24,25,29), adapté de manière à communiquer avec le système de freinage pneumatique ( 11) du véhicule, caractérisé en ce que le système de conduits comporte au moins une soupape de sortie normalement fermée et une unité de détection ( 14) qui, en cours d'utilisation, est disposée en liaison thermique avec un palier de roue du véhicule, l'unité de détection ( 14) contenant un corps en matière fusible ( 19) adapté de manière à fondre lors du dépassement d'une température prédéterminée, la fusion du corps en matière fusible ( 19) étant adaptée de manière à ouvrir la soupape de sortie normalement fermée et à placer ainsi le système de freinage pneumatique ( 11) du véhicule en communication avec l'échappement. 2. Système suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la soupape de sortie normalement fermée est incorporée dans l'unité de détection ( 14) elle-même. 3. Système suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la soupape de sortie comprend un passage de sortie ( 18) s'étendant à partir du système de conduits remplis d'air ( 10,22,24,25,29) jusqu'à l'atmosphère, ce passage ( 18) étant normalement obturé par un bouchon ( 19) de matière fusible, si bien que l'air provenant du système de conduits peut s'échapper dans l'atmosphère lors de la fusion du bouchon ( 19). 4. Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la matière fusible est constituée par un alliage métallique fusible. 5. Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'ouverture de la soupape de sortie normalement fermée est adaptée de manière à provoquer l'ouverture d'une soupape d'échappement principale ( 27) branchée dans le système de freinage pneumatique ( 11) du véhicule. 6. Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'un robinet d'isolation ( 28) est disposé dans le système de conduits entre la soupape de sortie normalement fermée et le système de freinage pneumatique ( 11) du véhicule. 7. Système suivant la revendication 6 caractérisé en ce que le robinet d'isolation ( 28) est disposé entre la soupape d'échappement principale ( 27) et le reste du système de freinage pneumatique. 8 Système suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'une unité de détection séparée ( 14) est placée en liaison thermique avec chaque palier de roue du véhicule ferroviaire. il