Brevet FR2706836A1 — publié le 19941230

VEHICULE DE TRANSPORT COLLECTIF DE PASSAGERS DE TYPE METROPOLITAIN A CONDUITE AUTOMATIQUE. La présente invention est relative à un véhicule de transport collectif de passagers de type métropolitain à conduite automatique, adapté en particulier aux villes de moyenne importance, de moins d'un million d'habitants. On sait que l'un des problèmes majeurs de la propulsion des véhicules de ce type, qui sont susceptibles de se déplacer sur des voies aériennes ou souterraines, est de garantir une grande sécurité du transport des passagers, quelles que soient les conditions de charge, de vitesse et conditions climatiques externes appliquées au véhicule. On ne peut exclure en effet la possibilité de retournement latéral de cabines dans des conditions extrèmes de vent sur les véhicules à boggies tracteurs classiques reposant sur rails. L'invention a pour objet un véhicule du type précité, de de fabrication simplifiée et dont la conception du guidage écarte tout risque de retournement des cabines. Un autre but de l'invention est de proposer un véhicule de type métropolitain dont la motorisation des chariots tracteurs d'entraînement des cabines nécessite en régime nominal une énergie minimale d'entraînement tout en permettant un freinage optimal. Ces buts sont atteints selon l'invention par un véhicule de transport collectif de passagers de type métropolitain à conduite automatique, comportant des cabines de transport de passagers et des chariots tracteurs inférieurs d'entraînement des cabines, véhicule caractérisé en ce qu'il est porté et guidé en translation sur une voie conformée avec une piste de guidage supérieure des cabines et une piste d' entraînement inférieure des chariots parallèle et opposée à la précédente, les chariots montés solidaires des cabines et suspendus à leur plancher chacun par un bras inférieur comportant au moins une roue de traction roulant sur ladite piste inférieure, ladite roue de préférence à pneumatique gonflé étant appliquée à une pression déterminée à l'opposé de la piste des cabines par un moyen de tarage interposé entre le chariot et la cabine, de façon à l'appliquer en adhérence sur sa piste à un niveau suffisant pour ltentraînement du véhicule. Le guidage latéral du véhicule est assuré par un moyen de guidage latéral, tel que par exemple du type coussin d'air ou roue solidaire de la cabine et/ou du chariot et en appui sur une paroi verticale adjacente ou attenante à l'une ou l'autre des pistes de cabine et/ou de chariot. Ledit moyen de tarage consiste en un ressort convenablement disposé sur le bras du chariot entre ce dernier et la cabine ou en un moyen équivalent tel qu'un vérin hydraulique ou pneumatique asservi appliquant une force sur ltarbre d'entraînement de la roue ou en direction de la piste sur le chariot tracteur, ou encore en un ensemble de rondelles élastiques du type Belleville monté sur le bras du chariot entre celui-ci et la cabine. Lesdites pistes supérieure de cabine et inférieure de chariot sont conformées avec symétrie par rapport à un plan vertical longitudinal médian de la voie. Les pistes sont avantageusement ouvertes en leur milieu selon une bande régulière dans le plan médian de la voie pour permettre le passage des bras de liaison des chariots aux cabines. Ladite bande d'ouverture médiane des pistes délimite des parois verticales parallèles au plan médian qui peuvent également servir au guidage latéral du véhicule aussi bien par des roues que des coussins d'air solidaires des chariots ou des cabines. Les pistes sont formées sur une seule voie à forme générale de poutre tubulaire, de section externe sensiblement rectangulaire, enfermant lesdits chariots et supportant sur sa face supérieure plane les cabines. Cette poutre peut être constituée de deux portions de poutre sensiblement en U, opposées et reliées à une entretoise support centrale eventuellement portée par des poteaux en section aérienne. L'entraînement des chariots tracteurs est effectué au moyen d'un moteur électrique asynchrone classique et d'un moteur linéaire classique plat, disposé à la partie inférieure médiane du chariot et actionné par des inducteurs inférieurs disposés en regard sur la piste des chariots. Le jeu d'entrefer du moteur linéaire est d'environ 7 à 8 mm, bien supérieur au mouvement vertical d'élévation de cabine par les coussins d'air (de quelques dixièmes de mm). Par ailleurs les coussins d'air comportent des patins de sécurité centraux grâce auxquels la cabine peut reposer directement sur la voie sans affecter le jeu d'entrefer, en cas de panne. Le moteur électrique asynchrone a une puissance ajustée pour permettre l'entraînement en vitesse de croisière du véhicule dans des conditions normales de fonctionnement. L'entraînement du véhicule est assuré par ladite roue tractrice maintenue à l'adhérence constante requise, à l'abri de tout glissement (la piste inférieure demeurant toujours sèche) et de tout obstacle. Le moteur linéaire délivre une puissance d'appoint ponctuelle pour les accélérations au départ de station ou dans des portions de voie de forte rampe équipée à cet effet d'inducteurs et il sert également au freinage du véhicule à l'arrivée en station. Cette disposition, tout en apportant la puissance d'entraînement nécessaire du véhicule, des accélérations et freinages performants évite le recours à une motorisation de base lourde et qui ne serait utilisée que partiellement. Elle est en outre peu onéreuse et économe en énergie. D'autres autre aspects et caractéristiques de l'invention apparaîtront de la description suivante d'exemples de réalisation et en référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue en coupe transversale schématique de la partie inférieure d'un véhicule selon l'invention, sur sa voie La figure 2 est une vue analogue à la précédente montrant une variante de réalisation du guidage latéral, et La figure 3 est une coupe d'une voie double typique selon l'invention. Dans ce qui suit, seuls les éléments utiles à la conpréhension de l'invention sont représentés. Comme représenté sur la figure 1, le véhicule selon l'invention comporte une ou plusieurs cabines de passagers 1 (seul le châssis inférieur 3 est représenté), reliées entre elles et auxquelles sont suspendus des chariots tracteurs 5 à leurs parties inférieures. Les chariots tracteurs 5 sont reliés chacun aux cabines 1 par un bras ou colonne verticale rigide 7. Les cabines et les chariots sont guidés sur deux pistes distinctes opposées et parallèles d'une même voie, respectivement 9 et 11, formée à partir d'une poutre 13 en béton, de section générale tubulaire et ouverte à sa partie supérieure selon une bande médiane régulière 15. L'ensemble comporte une symétrie par rapport à un plan vertical médian de la voie. Les cabines sont portées sur la piste supérieure 9 constituée par la surface plane horizontale supérieure de la poutre au moyen de coussins aéro-sustentateurs 17 disposés régulièrement sous le châssis des cabines. Ces coussins sont munis de patins de sécurité centraux 18. Les chariots tracteurs sont entraînés à l'intérieur de la poutre qui les enferme au moyen de roues verticales 19 appliquées sur une portion horizontale interne supérieure 21 de la poutre. Cette portion constitue leur piste d'entraînement opposée à celle des cabines. Ces roues sont au nombre de quatre par chariot appliquées en pression deux à deux sur leur piste de part et d'autre de l'ouverture 15 au moyen d'un ressort 23 monté sur le bras 7 de liaison du chariot à la cabine. Ce ressort rappelle le chariot vers la cabine et met donc en adhérence les pneumatiques gonflées des roues au niveau optimal pour l'entraînement. Le ressort est appliqué à la partie supérieure du bras du chariot entre son embase d'extrémité 25 et le cadre inférieur 27 du châssis des cabines, étant taré de façon adéquate pour obtenir la pression requise et donc l'adhérence des roues sur leur piste. Naturellement, on peut remplacer le ressort par un système asservi hydrauliquue ou pneumatique permettant d'obtenir une pression constante quelles que soient les petites variations de mouvement du véhicule, éventuellement liées à la piste. Les coussins sus tentateurs 17 élevant très légèrement la cabine en service, comme précité, cette pression demeure sensiblement constante quelle que soit la charge transportée. On notera que cette disposition de mise en sandwich de la voie entre les cabines et les chariots empêche tout retournement du véhicule. Les roues d'entraînement sont montées directement sur l'arbre d'entraînement 29 du moteur électrique 31 lequel est alimenté par des lignes de courant 33 disposées latéralement au sein de la poutre (au moyen de pantographes articulés non représentés en contact avec ces lignes). Eventuellement, les roues peuvent encore être montées sur des paliers en accouplement élastique avec l'arbre du moteur. Des capteurs de vitesse sont également prévus sur le chariot en relation avec la voie pour déterminer la vitesse du véhicule et permettre ainsi la régulation de la commande d'alimentation générale des moteurs. Le moteur électrique 31 est de type asynchrone classique peu onéreux. Sa puissance est prévue juste suffisante pour entraîner le véhicule à sa vitesse de croisière dans des conditions normales. Un moteur linéaire plat 35 est en outre fixé à la partie inférieure du chariot (induit). Des inducteurs 37 d'entraînement du moteur linéaire sont disposés sous l'induit à faible distance (7-8 mm) sur l'embase 39 de poutre et sur la zone de service de ce moteur linéaire (zone de longueur proche des stations ou zone de rampe importante de la voie). Le moteur asynchrone 31 est alimenté en fréquence au moyen de variateurs de commande classiques alimentés depuis des auto-transformateurs à la tension électrique requise. L'alimentation des inducteurs 37 est automatique (voie active) et se fait par comparaison à une courbe théorique de déplacement du véhicule au moyen desdits capteurs de mesure de la vitesse. Le moteur linéaire entrera en action en appoint du moteur asynchrone constituant la motorisation de base dans une zone environnant chacune des stations, ceci pour l'accélération et le freinage nécessaires du véhicule et dans des zones de rampes élevées, par exemple supérieures à 5 %, où un appoint de puissance d'entraînement est également requis. On notera que chacun des chariots comporte quatre roues pneumatiques latérales 19 montées 2 à 2 sur leur piste et sur deux arbres du moteur. Ces roues sont gonflées à une pression déterminée en accord avec l'adhérence requise sur leur piste. L'une des roues 19 à l'extrémité d'un arbre 29 du moteur asynchrone 31 est tractrice, tandis que la seconde à l'autre extrémité est montée folle, ceci pour éviter le patinage différentiel et donc l'usure des pneumatiques en courbe. Par ailleurs, ces roues sont à l'abri de tout contact de fluide ( eau de pluie ou de lavage) au moyen d'un joint pare-goutte 41 disposé en bordure de piste. Les arbres de roues 29 peuvent être équipés de freins à disque 43 montés de part et d'autre du moteur asynchrone et qui complètent l'action de freinage du moteur linéaire sous-jacent. Le guidage latéral du véhicule est assuré par des roues de guidage 45 centrales à bandage précontraint montées solidaires du bras 7 du chariot et en appui sur chacune des parois opposées verticales 47 de la bande d'ouverture supérieure 15 de la voie. Ces roues peuvent être équipées de disques de frein complétant le freinage précité. Ce guidage peut être encore assuré comme précisé sur la figure 2 au moyen de coussins d'air verticaux 49 appliqués sur les parois verticales externes opposées 51 de la poutre, montés solidaires de la cabine par des bras articulés 53 rappelés vers l'intérieur. La voie est constituée plus particulièrement de deux poutres identiques en béton 55 (figure 3) de section en U, fixées opposées sur l'embase inférieure 39. Un filet métallique de sécurité (non représenté) est interposé entre les poutres et l'embase sur toute la longueur de la voie et entre les poteaux supports 57 de voie (en portion aérienne) de manière à neutraliser toute atteinte éventuelle des lignes d'alimentation 33 à l'intérieur de la voie. Ce filet est raccordé à la masse/électrique de l'installation. Les cabines comportent un nombre de chariots tracteurs variable, implantés eventuellement sur toute leur longueur en fonction de la puissance requise. Le châssis de cabine pourra être articulé pour absorber les courbes de la voie. I1 constitue le plancher de cabine. Il est tubulaire servant egalement à l'alimentation en air des coussins d'air. Des caissons surpresseurs d'alimentation en air peuvent être disposés entre les chariots tracteurs ou sur ces chariots eux même. Ainsi, une cabine typique d'une longueur d' environ 10,50 m peut comporter 3 à 4 chariots tracteurs avec 3 ou 4 roues motrices d'un côté et donc 3 ou 4 roues folles de l'autre. La sustentation est réalisée par exemple par 18 coussins d'air répartis sous le châssis avec une capacité normalisée de charge pour une surface utile d'environ 18 m2, ce qui représente une capacité de 72 passagers en charge nominale, laquelle est portée à 125 passagers en charge exceptionnelle. Sur chaque côté de la cabine, il est prévu une sortie de secours constituée d'un panneau mobile portant une manche d'évacuation se dépliant automatiquement par gravité pour s'arrêter à environ un mètre, ceci afin d' assurer un débit d'évacuation maximal de passagers (pour les portions aériennes). Dans le cas de deux voies accouplées (figure 3), respectivement montante et descendante pour navettes doubles, on pourra positionner une passerelle 59 entre les deux voies, ce qui permettra l'évacuation d'handicapés sur des chaîses roulantes. L'évacuation peut être complétée en prévoyant une possibilité d'ouverture de cabine sur les nez avant et arrière de cabine, les passagers étant protégés en outre par des rives ou barrières latérales en bordure de voie. REVENDICATIONS Véhicule de transport collectif de passagers de type métropolitain à conduite automatique, comportant des cabines (1) de transport de passagers et des chariots tracteurs inférieurs (5) d'entraînement des cabines (1), caractérisé en ce que le véhicule est porté et guidé en translation sur une voie (13) conformée avec une piste de guidage supérieure (9) des cabines et une piste d'entraînement inférieure (11) des chariots parallèle et opposée à la précédente, les chariots montés solidaires des cabines et suspendus à leur plancher chacun par un bras inférieur (7) comportant au moins une roue de traction (19) roulant sur ladite piste inférieure, ladite roue de préférence à pneumatique gonflé étant appliquée à une pression déterminée à l'opposé de la piste des cabines par un moyen de tarage (23) interposé entre le chariot et la cabine, de façon à l'appliquer en adhérence sur sa piste à un niveau suffisant pour l'entraînement du véhicule. 2.- Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guidage latéral du véhicule est assuré par un moyen de guidage latéral, tel que par exemple du type coussin d'air (49) ou roue (45) solidaire de la cabine (1) et/ou du chariot (5) et en appui sur une paroi verticale (47) adjacente ou attenante à l'une ou l'autre des pistes de cabine et/ou de chariot. 3.- Véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit moyen de tarage consiste en un ressort (23) convenablement disposé sur le bras (7) du chariot entre ce dernier et la cabine ou en un moyen équivalent asservi tel qu'un vérin hydraulique ou pneumatique appliquant une force sur l'arbre d'entraînement (29) de la roue ou en direction de la piste (11) sur le chariot tracteur, ou encore en un ensemble de rondelles élastiques du type Belleville monté sur le bras (7) du chariot entre celui-ci et la cabine. 4.- Véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites pistes supérieure (9) de cabine et inférieure (11) de chariot sont conformées avec symétrie par rapport à un plan vertical longitudinal médian de la voie. 5.- Véhicule selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les pistes (9 et 11) sont ouvertes en leur milieu selon une bande régulière (15) dans le plan médian de la voie pour permettre le passage des bras (7) de liaison des chariots aux cabines. 6.- Véhicule selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite bande d'ouverture médiane (15) des pistes délimite des parois verticales parallèles (47) au plan médian qui peuvent également servir au guidage latéral du véhicule aussi bien par des roues (45) que des coussins d'air (49) solidaires des chariots ou des cabines. 7.- Véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pistes (9 et 11) sont formées sur une seule voie à forme générale de poutre tubulaire (13), de section externe sensiblement rectangulaire, enfermant lesdits chariots (5) et supportant sur sa face supérieure plane les cabines (1). 8.- Véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce que la poutre (13) est constituée de deux portions de poutre sensiblement en U (55), opposées et reliées à une entretoise support centrale (39) éventuellement portée par des poteaux (57) en section aérienne. 9.- Véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entraînement des chariots tracteurs (5) est effectué au moyen d'un moteur électrique asynchrone classique (31) et d'un moteur linéaire classique plat (35), disposé à la partie inférieure médiane du chariot et actionné par des inducteurs inférieurs (37) disposés en regard sur la piste des chariots. 10.- Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce que le jeu d'entrefer du moteur linéaire est d'environ 7 à 8 mm, bien supérieur au mouvement vertical d'élévation de cabine par les coussins d'air (17) (de quelques dixièmes de mm). 11.- Véhicule selon l'une des revendications 9-10, caractérisé en ce que les coussins d'air (17) comportent des patins de sécurité centraux (18) grâce auxquels la cabine peut reposer directement sur la voie sans affecter le jeu d'entrefer, en cas de panne. 12.- Véhicule selon lune des revendications 9-11, caractérisé en ce que le moteur électrique asynchrone (31) a une puissance ajustée pour permettre l'entraînement en vitesse de croisière du véhicule dans des conditions normales de fonctionnement et le moteur linéaire (35) délivre une puissance d'appoint ponctuelle pour les accélérations au départ de station ou dans des portions de voie de forte rampe équipée à cet effet d'inducteurs et il sert également au freinage du véhicule à l'arrivé en station. 13.- Véhicule selon l'une des revendications 9-12, caractérisé en ce que le moteur asynchrone (31) est alimenté en fréquence au moyen de variateurs de commande classiques alimentés depuis des auto-transformateurs à la tension électrique requise et l'alimentation des inducteurs (37) est automatique (par voie active) et se fait par comparaison à une courbe théorique de déplacement du véhicule au moyen de capteurs de mesure de la vitesse. 14.- Véhicule selon l'une des revendications 9-13, caractérisé en ce que l'une des roues (19) à l'extrémité de l'arbre (29) du moteur asynchrone (31) est tractrice, tandis que la seconde à l'autre extrémité est montée folle, ceci pour éviter le patinage différentiel et donc l'usure des pneumatiques en courbe. 15.- Véhicule selon l'une des revendications 9-14, caractérisé en ce que les arbres de roues (29) peuvent être équipés de freins à disques (43) montés de part et d'autre du moteur asynchrone et qui complètent l'action de freinage du moteur linéaire sous-jacent. 16.- Véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guidage latéral du véhicule est assuré par des roues de guidage (45) centrales à bandage précontraint montés solidaires du bras (7) du chariot et en appui sur chacune des parois opposées verticales (47) de la bande d'ouverture supérieure (15) de la voie 17.- Véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guidage latéral est effectué au moyen de coussins d'air verticaux (49) appliqués sur les parois verticales externes opposées (51) de la poutre, montés solidaires de la cabine par des bras articulés (53) rappelés vers l'intérieur. 18.- Véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la piste inférieure (11) comporte un joint pare-goutte (41) le long de sa bordure de sorte qu'elle demeure constamment sèche en vue du maintien d'une adhérence constante aux roues tractrices (19) des chariots. 19.- Véhicule selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est équipé de moyens de sécurité (filet métallique raccordé à la masse, manche d'évacuation des passagers à déroulement jusqu'à environ 1 m du sol afin d'assurer le débit maximum d'évacuation des passagers en cas de nécessité, ou de parties d'ouvertures sur le nez avant ou arrière de cabine.