Brevet FR2708548A1 — publié le 19950210

1. PROCEDE DE CENTRAGE DES ESSIEUX ORIENTABLES D'UN BOGIE La présente invention concerne un procédé de centrage des essieux orientables d'un bogie. Le procédé de centrage des essieux orientables d'un bogie de l'invention s'applique plus particulièrement à un bogie à deux essieux orientables. De tels bogies comportent, par exemple, un châssis relié à chaque essieu par l'intermédiaire de deux boîtes d'essieux et d'une suspension primaire formée de blocs élastiques déformables. Dans de tels bogies de l'art antérieur, l'orientation des essieux est réalisée au moyens de vérins commandés par un capteur de voie. Sous l'action de ces vérins, les suspensions primaires élastiques se déforment pour permettre à l'essieu de prendre une position radiale dans une courbe de voie. L'orientation d'essieux est habituellement réalisée au moyen de suspension souples. La stabilité de l'essieu en ligne droite est alors assurée par d'autres moyens que les suspensions souples. L'intérêt des bogies à essieux orientables, plus particulièrement pour les réseaux de métro et de tramway, est de diminuer les nuisances engendrées par le marériel "fer", à savoir: les crissements, l'usure des rails et des roues, ainsi que les vibrations solidiennes transmises aux bâtiments. C'est le mérite de la demanderese que de proposer un procédé de centrage des essieux orientables d'un bogie basée sur un nouveau principe d'asservissement et permettant de diminuer le niveau sonore du matériel roulant. Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, le procédé de centrage des essieux orientables d'un bogie de l'invention, est caractérisée en ce que, à l'entrée d'une courbe de voie, l'un au moins des essieux est orienté vers le centre de la courbe et en ce que chaque roue est positionnée transversalement par rapport à la voie de manière à ce que chacune des roues soit à la même distance35 de son rail. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le procédé de centrage des essieux orientables d'un bogie de l'invention, est caractérisée en ce que, dans une courbe de voie, l'un au moins des essieux est disposé5 radialement à la courbe et est centrée transversalement par rapport aux deux files de rail de la voie. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le procédé de centrage des essieux orientables d'un bogie de l'invention, est caractérisée par:10 - la détection d'un axe de symétrie magnétique du rail associé à au moins un détecteur de manière à obtenir un signal fonction de la position dudit détecteur et dudit axe magnétique; - la sommation desdits signaux de manière à obtenir, pour chaque essieu, un signal résultant fonction du décalage entre l'essieu et ledit axe magnétique; et par - le déplacement en rotation d'au moins un essieu dans le sens permettant de réduire ledit signal résultant. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le procédé de centrage des essieux orientables d'un bogie de l'invention, est caractérisée en ce que un signal dont la valeur ne serait pas comprise dans une gamme de valeurs prédéfinnie est considérée comme invalide, le signal résultant étant alors extrapolé à partir d'une valeur25 précédente et du seul signal restant valide. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le procédé de centrage des essieux orientables d'un bogie de l'invention, est caractérisée en ce que, si seul un signal valide existe celui-ci est également30 invalidé, le dernier signal résultant étant alors considéré comme invariant jusqu'à ce que les deux signaux soient redevenues valides. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le procédé de centrage des essieux orientables d'un bogie est caractérisée en ce que, suite à une défaillance des dispositifs de commande ou de puissance, l'asservissement des essieux du bogie est neutralisé par un dispositif de détection interne en éliminant toutes les commandes de puissances de telle manière que le véhicule redevienne dans une configuration conventionnelle.5 La particularité du procédé de centrage des essieux orientables d'un bogie selon l'invention réside dans le fait que l'asservissement décrit ci-après permet de centrer l'essieu dans la voie. Compte-tenu des valeurs réelles des dimensions du rayon des courbes, du déport des capteurs en avant de l'essieu, des coefficients de roulement transversal et du jeu des essieux dans la voie, lorsque le centrage défini précédemment est satisfait dans des limites acceptables, la radialité de l'essieu dans la voie devient une conséquence15 de celui-ci. Un avantage du procédé de centrage des essieux orientables d'un bogie selon l'invention est qu'elle s'applique à tout bogie à essieux orientables de l'art antérieur disposant d'au moins un détecteur de voies.20 Un autre avantage du procédé de centrage des essieux orientables d'un bogie selon l'invention réside dans le fait que la rotation de chaque essieu se fait autour de son centre géométrique, d'o: - une répartition des déflections des suspensions et donc des valeurs moindres, - une symétrie des éléments, et - un débattement plus réduit de la liaison essieu et accouplement sur moteur. Un avantage du bogie à essieux orientables selon l'invention est donc d'assurer une sécurité positive de la fonction stabilité du bogie à essieux orientables. Un autre avantage du procédé de centrage des essieux orientables d'un bogie selon l'invention réside dans le fait que les véhicules utilisant les bogies à essieux orientables35 de l'invention peuvent circuler sur des voies ne nécessitant aucune adaptation particulière. D'autres buts, caractéristiques et avantages du procédé de centrage des essieux orientables d'un bogie selon l'invention apparaîtrons à la lecture de la description du principe d'asservissement de l'invention faite en liaison5 avec les dessins joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue de côté des bogies d'un véhicule ferroviaire dont les essieux orientables sont centrés conformément au procédé de l'invention; et - la figure 2 est une vue de dessous des bogies de la figure précédente. L'orientation des essieux du bogie de l'invention est réalisé par asservissement. Selon un premier mode de réalisation, l'asservissement fonctionne en permanence sur voie en alignement ou lors du franchissement de courbes. Des capteurs 1-4 équipent les essieux 5 et 6 et ont chacun pour fonction de détecter l'axe de symétrie magnétique du rail 7 ou 8 auquel il est associé. Chaque capteur est disposé longitudinalement en avant ou en arrière de l'axe de l'essieu. Les capteurs sont par exemple du type décrit dans la demande française N 90.04436. Chaque capteur actif délivre un signal fonction du décalage entre sa position et l'axe magnétique du rail. Ces signaux ne sont toutefois pas mesurés à la vertical des essieux mais en avant de ceux-ci. Les signaux délivrés sont sommés de manière à disposer, pour chaque essieu, d'un signal résultant fonction du décalage de l'essieu par rapport à l'axe longitudinal de la voie.30 Le signal résultant constitue la perturbation ajoutée à une consigne nulle dans la boucle externe d'un asservissement en position pouvant comporter une ou plusieurs autres boucles internes. Le signal de sortie du circuit d'asservissement commande un jeu de deux vérins 9,10; 11,12; 13,14 et 15,16 par essieu. Ces vérins sont disposés à peu près longitudinalement dans le bogie et commandent l'orientation de l'essieu en prenant appui sur le châssis 17, 18 de bogie. Le couple exercé par les vérins agit dans le sens favorable pour réduire le signal résultant de consigne élaboré à5 partir de chacun des deux capteurs de l'essieu. L'objectif recherché est de maintenir les essieux le plus prés possible du centre de la voie, tout en éliminant l'influence des variations d'écartement des rails, en cherchant à centrer les essieux latéralement au niveau des10 capteurs, c'est à dire, en avant de leur axe de rotation propre. Le dispositif de commande d'orientation des essieux décrit précédemment est un système actif. Sa mise en oeuvre nécessite au moins une source de puissance 19,20, par15 exemple une source hydraulique. En cas de défaillance des dispositifs de commande ou de puissance, l'asservissement est neutralisé par un dispositif de détection interne en éliminant toutes les commandes de puissances. Le véhicule est alors dans une20 configuration conventionnelle. L'asservissement n'est donc plus assuré et le niveau de sécurité du véhicule est celui d'un véhicule conventionnel. Pour ce faire le bogie à essieux orientables est équipé de suspensions primaires relativement raides pour assurer une stabilité suffisante du véhicule en vitesse commerciale maximale. Comme décrit précédemment, chaque capteur délivre un signal dont la valeur est comparée à une gamme de valeurs prédéfinie. Une valeur qui ne serait pas comprise dans la30 gamme de valeurs prédéfinnie est considérée comme invalide. Le signal résultant est alors extrapolé à partir d'une valeur précédente et du seul signal restant valide. Cette situation se rencontre en particulier lors du passage sur des points singuliers tels que les appareils de voie. Cette35 procédure est appliquée jusqu'à ce que les deux signaux soient redevenues valides. Conformément à une autre procédure, si seul un signal valide existe celui-ci est également invalidé. Le dernier signal résultant est alors considéré comme invariant jusqu'à ce que les deux signaux soient redevenues valides. 5 Il est évident que d'autres procédures sont possibles. Dans le cas ou deux capteurs d'essieux délivrent des signaux considérées comme étant invalides, une solution consiste à considérer le dernier signal résultant comme invariant.10 Dans tous les cas, ces procédures dégradées, si elles se poursuivent sur une distance supérieure à une valeur pré- définie, peuvent être assimilées à une défaillance de l'asservissement. Conformément à un autre mode de réalisation de l'invention, le bogie à essieux orientables comporte quatre capteurs disposés du côté externe aux essieux du bogie. En d'autres termes, le bogie à essieux orientables comporte un jeu de deux capteurs actifs pour chaque sens de marche. Dans un tel mode de réalisation, les capteurs permettent donc l'obtention d'un seul signal résultant. Ce signal résultant unique est associé au premier des deux essieux disposé dans le sens de la marche et est utilisé pour piloter les deux essieux. Les avantages de ce mode de réalisation, sont ses très bonnes performances malgré le nombre réduit des éléments. Les essieux du véhicule peuvent être soit des essieux conventionnels, à roues calées sur le même axe, soit des essieux à roues indépendantes, utilisant un différentiel. Les véhicules peuvent n'utiliser le système et la procédure de sécurité de l'invention que pour une partie de leurs bogies à essieux orientables. A titre d'exemple, les essieux extrêmes d'un véhicule sont équipés pour les deux sens de marche. On dispose alors d'un seul signal résultant associé à l'essieu d'attaque pour35 piloter quatre essieux. Pour ce faire et compte-tenu des valeurs réelles des dimensions qui entrent en jeu, à savoir: distance entre bogie, longueur des courbes de raccordement, vitesse, il est nécessaire d'élaborer un signal déphasé par rapport au premier, pour commander le deuxième bogie. REVENDICATIONS 1. Procédé de centrage des essieux orientables d'un bogie caractérisée en ce que, à l'entrée d'une courbe de voie, l'un au moins des essieux est orienté vers le centre de la courbe et en ce que chaque roue est positionnée transversalement par rapport à la voie de manière à ce que chacune des roues soit à la même distance de son rail. 2. Procédé de centrage des essieux orientables d'un bogie; caractérisée en ce que, dans une courbe de voie, l'un au moins des essieux est disposé radialement à la courbe et est centrée transversalement par rapport aux deux files de rail de la voie. 3. Procédé de centrage des essieux orientables d'un bogie; caractérisée par: - la détection d'un axe de symétrie magnétique du rail associé à au moins un détecteur de manière à obtenir un signal fonction de la position dudit détecteur et dudit axe magnétique; - la sommation desdits signaux de manière à obtenir, pour chaque essieu, un signal résultant fonction du décalage entre l'essieu et ledit axe magnétique; et par - le déplacement en rotation d'au moins un essieu dans le sens permettant de réduire ledit signal résultant. 4. Procédé de centrage selon la revendication 3; dans laquelle un signal dont la valeur ne serait pas comprise dans une gamme de valeurs prédéfinnie est considérée comme invalide, le signal résultant étant alors extrapolé à partir d'une valeur précédente et du seul signal restant valide. 5. Procédé de centrage selon la revendication 4; dans laquelle, si seul un signal valide existe celui-ci est également invalidé, le dernier signal résultant étant alors considéré comme invariant jusqu'à ce que les deux signaux soient redevenues valides.. Procédé de centrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5; caractérisée en ce que, suite à une défaillance des dispositifs de commande ou de puissance, l'asservissement des essieux du bogie est neutralisé en éliminant toutes les commandes de puissances de telle manière que le véhicule redevienne dans une configuration conventionnelle.