Brevet FR2689475A1 — publié le 19931008

La présente invention concerne une suspension transversale pour véhicule ferroviaire. Un telle suspension comprend habituellement un ou plusieurs actionneurs montés entre un bogie et le corps du véhicule. Ces actionneurs appliquent un effort transversal dans un sens ou dans l'autre entre ces parties du véhicule pour assurer sa stabilité latérale. On connaît des suspensions de ce type munies d'actionneurs pneumatiques auxquels sont appliquées des pressions régulées en fonction du déplacement latéral entre le corps du véhicule et le bogie. Par exemple, le US-A-4 715 289 décrit une régulation électronique des pressions appliquées à un vérin pneumatique à double effet monté transversalement entre le bogie et le corps du véhicule. Cette régulation tient compte également de l'accélération du véhicule le long de la voie ferrée pour appliquer des pressions destinées à amortir les vibrations. Un problème rencontré avec ces suspensions à régulation d'effort est qu'en cas de mauvais fonctionnement d'un des éléments du système de régulation, la suspension peut devenir inutilisable du fait d'efforts appliqués de manière erratique en réponse au système de régulation. Si cette situation apparaît pendant que la rame ferroviaire est en circulation, il faut l'immobiliser pour effectuer les réparations nécessaires, ce qui implique une perte de temps inadmissible pour les voyageurs. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant une suspension transversale à régulation d'effort appliqué qui soit encore utilisable en cas de mauvais fonctionnement d'un élément intervenant dans la régulation d'effort. L'invention propose ainsi une suspension transversale pour véhicule ferroviaire, le véhicule comprenant un corps supporté par des bogies, la suspension transversale comprenant des moyens d'actionnement disposés entre le corps et un bogie de façon à pouvoir appliquer un effort latéral entre le corps et le bogie, des moyens de commande active associés aux moyens d'actionnement pour modifier l'effort latéral appliqué par les moyens d'actionnement en réponse à des signaux de commande, des moyens de détection sensibles à au moins un paramètre lié au déplacement du corps par rapport au bogie, et des moyens de régulation reliés aux moyens de détection et aux moyens de commande active, ces moyens de régulation déterminant les signaux de commande adressés aux moyens de commande active en fonction du ou des paramètres détectés par les moyens de détection, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens de commande passive mis en service sélectivement et pouvant alimenter les moyens d'actionnement de manière constante et indépendamment des moyens de régulation, et des moyens de commutation à deux états mettant en service les moyens de commande passive dans l'un de ces deux états. Si un défaut quelconque affecte le fonctionnement des moyens de régulation, on peut alors modifier l'état des moyens de commutation pour mettre en service les moyens de commande passive. Ce défaut peut par exemple être lié à un panne d'alimentation électrique des composants de la suspension, ou un élément défectueux des moyens de détection ou de régulation, détecté directement ou indirectement. Certes l'utilisation des moyens de commande passive assure pour les voyageurs un confort moindre que l'utilisation régulée des moyens de commande active. Mais cette utilisation des moyens de commande passive n'est que provisoire, en attendant la réparation du défaut, et permet à la rame de continuer à circuler avec un confort acceptable. Dans une version préférée de l'invention, la suspension comprend au moins un capteur de limite de déplacement changeant d'état lorsque le déplacement du corps par rapport au bogie atteint une valeur limite, et en ce que chaque capteur de limite de déplacement est monté de manière à faire passer les moyens de commutation dans l'état de mise en service des moyens de commande passive lorsque le déplacement du corps par rapport au bogie atteint la valeur limite. Ainsi, un éventuel défaut d'un élément intervenant dans la régulation d'effort peut être détecté indirectement lorsque le déplacement du corps du véhicule atteint une valeur limite jugée excessive (par exemple lorsque le corps arrive en fin de course par rapport au bogie), pour mettre en service les moyens de commande passive. Un avantage de cette disposition est que, pour sélectionner de manière appropriée le mode de fonctionnement de la suspension, il n'est pas nécessaire d'identifier le défaut, ni donc de prévoir de nombreux moyens de contrôle de fonctionnement. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description détaillée ci-après d'un exemple de réalisation préféré et non limitatif, lue conjointement aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est un schéma en vue axiale d'un véhicule ferroviaire équipé d'une suspension transversale selon l'invention; et - la figure 2 est un schéma illustrant une suspension transversale selon l'invention. En référence à la figure 1, un véhicule ferroviaire 1 comprend, de façon classique, un corps ou caisse 2 supporté par des bogies 3 sur lesquels sont montées les roues 4 du véhicule. Dans l'exemple représenté, la suspension verticale du corps 2 par rapport au bogie 3 est constituée par des coussins pneumatiques 6 disposés entre des surfaces horizontales en vis-à-vis du corps et du bogie, et permettant un certain déplacement latéral entre le corps et le bogie. Ce déplacement latéral est limité par des butées de fin de course indiquées schématiquement par la référence 5 à la figure 1. Un suspension transversale selon l'invention est prévue pour agir sur ces déplacements latéraux tout en assurant un confort satisfaisant pour les voyageurs. La suspension transversale comprend des moyens d'actionnement constitués, dans l'exemple représenté aux figures 1 et 2, par deux coussins pneumatiques 7, 8 montés transversalement et en opposition entre le bogie 3 et le corps 2 du véhicule 1. Ces deux coussins 7, 8 comportent chacun un flasque fixé sur un support central 9 porté par le bogie 3 et un flasque opposé fixé sur un support latéral respectif 11, 12 porté par le corps 2, les différents flasques étant tous perpendiculaires à la direction D, horizontale et transversale au véhicule 1 et à la voie ferrée. Ainsi, lorsque de l'air comprimé est injecté dans l'un des coussins pneumatiques 7, 8, celuici exerce un effort latéral entre le corps 2 et le bogie 3. La suspension transversale comprend en outre des moyens de détection sensibles au déplacement du corps 2 par rapport au bogie 3. Dans l'exemple représenté aux figures 1 et 2, ces moyens de détection comprennent un capteur de déplacement linéaire 13 installé entre le support central 9 porté par le bogie et un des supports latéraux 12 porté par le corps 2. Ce capteur 13 peut être un transformateur différentiel connu dont les enroulements sont fixes par rapport au support latéral 12, et comportant un noyau plongeur lié au support central 9 et pouvant coulisser entre les enroulements parallèlement à la direction transversale D du véhicule 1. Le capteur 13 délivre un signal de sortie représentant le déplacement latéral X entre le corps 2 et le bogie 3 par rapport à une position d'alignement dans laquelle le corps 2 est centré sur le bogie 3 (X = 0).La précision de la mesure et sa linéarité par rapport à la variable X sont optimisées en alimentant l'enroulement primaire du capteur 13 par une tension sinusoïdale formant onde porteuse et en reliant l'enroulement secondaire à un démodulateur synchrone. Le temps de réponse du capteur 13 peut être inférieur à 2 ms. L'alimentation en air comprimé des coussins d'actionnement 7, 8 est illustrée à la figure 2. Chaque coussin 7, 8 est relié par une conduite 16, 17 à des moyens de commande active respectifs installés sur le corps du véhicule. Ces moyens de commande active comprennent, pour chaque coussin 7, 8, un agencement d'électrovalves 18, 19 à trois états. Les agencements d'électrovalves 18, 19 sont identiques pour les deux coussins 7, 8. Ils comprennent chacun une première électrovalve 21 montée entre la conduite 16, 17 et une conduite d'alimentation 22, 23, et une seconde électrovalve 24 montée entre la conduite 16, 17 et l'atmosphère.Les trois états de l'agencement d'électrovalves 18, 19 sont: un état de fermeture du coussin (électrovalves 21 et 24 fermées); un état d'alimentation du coussin (21 ouverte et 24 fermée); et un état de purge du coussin (21 fermée et 24 ouverte), les deux électrovalves 21, 24 n'étant jamais ouvertes simultanément. L'état de l'agencement d'électrovalves 18, 19 est commandé par un signal de commande à trois états SCG, SCD, issu de moyens de régulation 26 qui seront décrits plus loin. Les électroaimants des électrovalves 21, 24 sont disposés de façon que l'agencement d'électrovalves 18, 19 soit dans l'état d'alimentation du coussin lorsque l'état du signal de commande SCS, SCD correspond à une tension nulle.Les électrovalves 21, 24 peuvent être deux éléments distincts ou être intégrées dans un composant unique formant l'agencement d'électrovalves 18, 19. Les conduites d'alimentation 22, 23 des coussins 7, 8 sont reliées à la conduite principale 28 du véhicule 1 par l'intermédiaire d'un circuit 27. La conduite principale 28 est reliée à une source d'air pressurisé 29, telle qu'un réservoir ou un compresseur, et sert à l'alimentation d'autres composants pneumatiques du véhicule. Le circuit 27 est constitué par un montage en parallèle d'un détendeur 31 et d'un élément de conduite 32, ce montage en parallèle étant relié vers l'amont à la conduite principale 28, et vers l'aval aux conduites d'alimentation 22, 23 des coussins par l'intermédiaire d'une électrovalve de commutation 33. Le détendeur 31 constitue les moyens de commande passive de la suspension transversale. Il est réglé pour délivrer vers l'aval une pression constante prédéterminée, par exemple d'environ 0,3 MPa (3 bars). L'élément de conduite 32 peut également comporter un détendeur non représenté délivrant vers l'aval une pression supérieure, par exemple d'environ 1 MPa (10 bars). L'électrovalve 33 constitue les moyens de commutation à deux états de la suspension transversale. Elle comprend deux entrées reliées respectivement à l'élément de conduite 32 et au détendeur 31, et une sortie communiquant avec les conduites d'alimentation 22, 23 des coussins 7, 8. Dans un premier état, l'électrovalve 33 obture son entrée reliée au détendeur 31 et fait communiquer sa sortie avec son entrée reliée à l'élément de conduite 32 pour permettre aux coussins 7, 8 de communiquer avec la source d'air pressurisé 32 lorsque l'agencement d'électrovalves correspondant 18, 19 est à l'état d'alimentation. Dans son second état, l'électrovalve 33 obture son entrée reliée à l'élément de conduite 32 et fait communiquer sa sortie avec son entrée reliée au détendeur 31 pour mettre en service le détendeur 31. L'état de l'électrovalve de commutation 33 est commandé par un signal issu des moyens de régulation 26. L'électroaimant de l'électrovalve 33 est disposé de façon que, lorsque sa tension d'alimentation est nulle, l'électrovalve 33 soit au second état de mise en service du détendeur 31. Lorsque l'électrovalve de commutation 33 est dans ce second état (tension nulle), la tension d'alimentation des agencements d'électrovalves 18, 19 est également nulle, de sorte que les agencements d'électrovalves 18, 19 sont à l'état d'alimentation. Les moyens de régulation sont constitués par un circuit électrique de régulation 26 installé à l'intérieur du véhicule 1. Ce circuit de régulation 26 est relié au capteur de déplacement 13, aux agencements d'électrovalves 18, 19 et à l'électrovalve de commutation 33. Lorsqu'il est alimenté depuis la borne positive 36 d'une batterie 35 du véhicule 1, le circuit 26 est adapté pour déterminer les signaux de commande SCG, SCD adressés aux agencements d'électrovalves 18, 19 et modifier ainsi l'effort latéral appliqué par les coussins 7, 8. Les signaux de commande SCG, SCD sont déterminés en fonction du déplacement X détecté par le capteur 13 suivant une loi d'asservissement prédéterminée, l'électrovalve de commutation 33 étant alors dans son premier état (détendeur 31 hors service).On peut ainsi réguler les pressions des coussins 7, 8 pour optimiser le confort des personnes voyageant dans le véhicule 1. Le trajet 37 d'alimentation électrique du circuit de régulation 26, de l'électrovalve de commutation 33 et des agencements d'électrovalves 18, 19, s'étendant entre la borne positive 36 de la batterie 35 et le circuit de régulation 26, comporte deux contacts électriques 38. Chacun de ces contacts 38 fait partie d'un capteur de limite de déplacement 39 disposé au niveau des butées de fin de course 5 du corps 2 par rapport au bogie 3 (figures 1 et 2). Le capteur 39 comprend en outre un ressort 41 qui sollicite le contact 38 vers sa position de fermeture, et une tige 42 reliée au contact 38 et disposée pour recevoir le corps 2 lorsqu'il atteint la valeur limite de déplacement correspondant à la fin de course, de manière à actionner le contact 38 vers sa position d'ouverture.Ainsi, les contacts 38 sont toujours fermés sauf lorsque le déplacement du corps 2 par rapport au bogie atteint une valeur limite. Dans cette circonstance, l'ouverture d'un des contacts 38 interrompt l'alimentation électrique des composants 26, 33, 18, 19. Lorsque le déplacement du corps 2 atteint une valeur limite (par exemple X = + 65 mm), on estime que le fonctionnement de la régulation de pression est anormal, sans avoir à identifier quel défaut est à l'origine de ce fonctionnement anormal. L'interruption de l'alimentation électrique par l'un des contacts 38 fait alors passer l'électrovalve de commutation 33 dans l'état de mise en service du détendeur 31 et les agencements d'électrovalves 18, 19 dans l'état d'alimentation des coussins 7, 8. Les coussins pneumatiques 7, 8 sont donc commandés passivement par l'intermédiaire du détendeur 31 qui alimente les coussins 7, 8 de manière constante et indépendamment des moyens de régulation 26.Les coussins 7, 8 appliquent alors entre le corps 2 et le bogie 3 un effort latéral sensiblement constant correspondant à la pression nominale délivrée par le détendeur 31. Le véhicule peut ainsi continuer à circuler, malgré l'existence du défaut de la régulation, dans des conditions de confort acceptables et sans risquer de détériorer les butées de fin de course 5 ou d'engager le gabarit imposé au véhicule. La commande passive par le détendeur 31 est également mise en service lors d'une défaillance de la batterie 35, qui nuirait bien entendu au fonctionnement normal du circuit de régulation 26. On peut en outre prévoir au sein du circuit 26 des moyens pour détecter des défauts de ce circuit ou du capteur 13, et commander en conséquence l'état de l'électrovalve de commutation 33. Ces moyens effectuent alors une détection directe ou intrinsèque des défauts, par opposition à la détection indirecte ou extrinsèque effectuée par les capteurs de limite de déplacement 39. Bien qu'on ait décrit l'invention en référence à un exemple de réalisation préféré, on comprendra que cet exemple n'est pas limitatif et que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, bien qu'on ait décrit une suspension comprenant un capteur de déplacement 13 et une régulation de pression en fonction de ce déplacement, la régulation pourrait tenir compte d'autres paramètres liés au déplacement du corps 2 par rapport au bogie 3 (vitesse, accélération ou autres), des moyens de détection appropriés devant alors être prévus. REVENDICATIONS 1. Suspension transversale pour véhicule ferroviaire (1), le véhicule comprenant un corps (2) supporté par des bogies (3), la suspension transversale comprenant des moyens d'actionnement (7, 8) disposés entre le corps (2) et un bogie (3) de façon à pouvoir appliquer un effort latéral entre le corps et le bogie, des moyens de commande active (18, 19) associés aux moyens d'actionnement (7, 8) pour modifier l'effort latéral appliqué par les moyens d'actionnement en réponse à des signaux de commande (SCG, SCD), des moyens de détection (13) sensibles à au moins un paramètre lié au déplacement (X) du corps par rapport au bogie, et des moyens de régulation (26) reliés aux moyens de détection (13) et aux moyens de commande active (18, 19), ces moyens de régulation (26) déterminant les signaux de commande (SCG, SCD) adressés aux moyens de commande active (18, 19) en fonction du ou des paramètres détectés par les moyens de détection, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens de commande passive (31) mis en service sélectivement et pouvant alimenter les moyens d'actionnement (7, 8) de manière constante et indépendamment des moyens de régulation (26), et des moyens de commutation à deux états (33) mettant en service les moyens de commande passive (31) dans l'un de ces deux états. 2. Suspension conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens d'actionnement comprennent deux coussins pneumatiques (7, 8) montés transversalement et en opposition entre le bogie (3) et le corps (2) du véhicule (1). 3. Suspension conforme à la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de commande active comprennent, pour chaque coussin pneumatique (7, 8), un agencement d'électrovalves (18, 19) ayant trois états, à savoir un état de fermeture du coussin, un état d'alimentation du coussin dans lequel le coussin (7, 8) communique avec une source d'air pressurisé (29), et un état de purge du coussin dans lequel le coussin (7, 8) communique avec l'atmosphère, l'état de l'agencement d'électrovalves (18, 19) étant commandé par un signal de commande (SCG, SCD) issu des moyens de régulation (26). 4. Suspension conforme à la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de commande active (18, 19) sont disposés en aval des moyens de commande passive (31) relativement à la source d'air pressurisé (29), en ce que les agencements d'électrovalves (18, 19) sont à l'état d'alimentation lorsque les moyens de commutation (33) sont dans l'état de mise en service des moyens de commande passive (31). 5. Suspension conforme à l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que les moyens de commande passive comprennent un détendeur (31) délivrant une pression sensiblement constante, monté en parallèle avec un élément de conduite (32), et en ce que les moyens de commutation (33) sont agencés pour permettre aux moyens d'actionnement (7, 8) de communiquer avec une source d'air pressurisé (29) soit par l'intermédiaire du détendeur (31), soit par l'intermédiaire dudit élément de conduite (32). 6. Suspension conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les moyens de commutation (33) sont à commande électrique et sont dans l'état de mise en service des moyens de commande passive (31) lorsqu'ils ne sont pas alimentés électriquement. 7. Suspension conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un capteur de limite de déplacement (39) changeant d'état lorsque le déplacement (X) du corps (2) par rapport au bogie (3) atteint une valeur limite, et en ce que chaque capteur de limite de déplacement (39) est monté de manière à faire passer les moyens de commutation (33) dans l'état de mise en service des moyens de commande passive (31) lorsque le déplacement du corps par rapport au bogie atteint la valeur limite. 8. Suspension conforme à la revendication 7, caractérisée en ce que chaque capteur de limite de déplacement (39) comprend un contact électrique (38) qui est fermé lorsque le déplacement du corps (2) par rapport au bogie (3) est inférieur à la valeur limite et ouvert lorsque ledit déplacement atteint la valeur limite, ce contact électrique (38) étant monté sur un trajet d'alimentation (37) des moyens de commutation (33).