Brevet FR2748249A1 — publié le 19971107

L'invention concerne un dispositif de commande pour une installation de freinage pneumatique dans des véhicules ferroviaires. On connaît des possibilités d'agencement nombreuses pour des appareils de commande d'installations de freinage pneumatiques dans des véhicules ferroviaires. Une forme d'agencement jusqu'ici préférée consiste à grouper les dispositifs de commande selon le type d'appareil, de préférence sur un panneau de commutation dans la locomotive d'un train ou une motrice. Sur de tels tableaux de commutation, on monte des vannes, par exemple de même type, et qui pilotent de façon pneumatique souvent des composants différents des systèmes de freinage, la plupart du temps directement les unes à côté des autres. En particulier dans le cas de locomotives, qui pilotent les systèmes de freinage d'un train entier, le tableau de commutation de freinage est un système de tubage pneumatique extrêmement complexe, qui relie des appareils de commande automatique les uns aux autres, et avec le reste de l'installation de freinage du train (par exemple les cylindres de freins agencés dans les wagons pour l'actionnement de freins à disques, etc.). Du fait que l'on fabrique la plupart du temps les locomotives uniquement en petites séries, une production en série de ces tubages complexes est à peine possible selon l'opinion actuelle. En outre, on commande aussi souvent des variantes et des formes de réalisation différentes de systèmes de freinage pour une seule et même locomotive ou motrice, puisque celles-ci sont prévues par exemple chacune pour des modes de traction différents. A titre d'exemple, si l'on commande simplement un dispositif de sablage en tant qu'équipement supplémentaire, il est alors nécessaire de prévoir à cet effet des appareils de commande additionnels qui sont également montés selon leur type dans le tableau de commutation. Uniquement à cause de la combinaison des éléments de base, de toute façon nécessaires, d'un tableau de commutation avec des "équipements supplémentaires", il n'est très souvent pas possible d'élargir de façon correspondante un concept de tubage existant, mais on doit la plupart du temps réaliser de manière fondamentalement nouvelle le plan de tubage pneumatique du tableau de commutation. En outre, la plupart du temps on ne peut vérifier le tableau de commutation avec les appareils de commande raccordés, vis-à-vis d'un parfait mode de fonctionnement, qu'après le montage complet de tous les appareils de commande dans la locomotive ou la motrice. Une vérification sur un banc de simulation est pratiquement également complexe, puisqu'ici on doit simuler le comportement du train entier. C'est qui importe, c'est que la construction traditionnelle des tableaux de commutation ne permet pas de vérifier par avance et indépendamment les unes des autres des fonctions individuelles. Par conséquent, l'objectif sous-jacent à l'invention est de réaliser un dispositif de commande pour une installation de freinage pneumatique dans des véhicules ferroviaires, qui présente une construction susceptible d'être aisément ajustée, ou étendue, à des modes de réalisation différents. Cet objectif est atteint avec un dispositif de commande pneumatique pour des installations de freinage dans des véhicules ferroviaires, caractérisé par les éléments suivants: a) il comprend plusieurs modules individuels orientés vis-à-vis de leurs fonctions, lesdits modules comprenant chacun au moins un appareil de commande essentiel quant à sa fonction et concernant chacun la fonction d'une partie partielle de freinage; b) les modules individuels sont accouplés de façon pneumatique et mécanique par l'intermédiaire d'un système d'alimentation d'air et de commande en une ou en plusieurs parties, ledit système étant réalisé sous forme d'un profilé extrudé multitubulaire, ou bus pneumatique; c) la transmission interne aux modules de signaux pneumatiques entre les appareils de commande se produit par l'intermédiaire de conduites de commande internes aux modules et indépendantes du système central d'alimentation d'air et de commande. Grâce à l'invention, on regroupe de manière simple des appareils de commande apparentés sur le plan de leurs fonctions (en particulier des appareils équipés de brides) pour former des modules respectifs, lesquels fonctionnent de manière autonome et sont séparés des autres modules de manière orientée quant à leur fonction. Un module peut ici être défini comme le regroupement de certains ou de tous les éléments ou appareils de commande, et tout au moins de ceux qui sont essentiels pour le fonctionnement, concernant une fonction partielle de freinage, sur un élément de liaison (comme par exemple une plaque). Sous l'expression "fonction partielle de freinage" on entend des fonctions partielles importantes du système de freinage total, dans la mesure o celles-ci sont actionnées et/ou pilotées par voie pneumatique (par exemple la vanne de freinage conducteur, les freins directs, le sablage, le frein de rail magnétique, etc.). L'avantage technique important rendu possible par la structure modulaire d'un dispositif de commande automatique ainsi défini, résulte du fait que, partant d'une configuration de base sur le plan du dispositif de commande et sur le plan des modules, on peut ajouter d'autres appareils de commande sur le plan des modules et ainsi élargir le dispositif de commande par des fonctions de commande additionnelles, qui correspondent aux souhaits de la clientèle, sans devoir également modifier la configuration de base, comme ceci est nécessaire selon l'état de la technique. On connaît certes déjà du document WO 95/29 831 (demande PCT/BR/95/00026) un dispositif de commande à actionnement par fluide pour une installation de freinage de véhicule, qui comporte un unique module individuel orienté vis-à-vis de sa fonction, et qui comprend des appareils de commande, essentiels quant au fonctionnement, d'une fonction partielle de freinage. Les appareils du module sont accouplés sur le plan pneumatique et mécanique les uns aux autres par l'intermédiaire de perçages dans une plaque de base. Cette solution est certes tout à fait judicieuse pour des cas d'application simples, mais elle ne résout pas encore le problème d'une réalisation simple et claire du système de commande complexe d'un train avec de nombreuses fonctions partielles différentes les unes des autres, telles que les freins de rails magnétiques, le sablage, le frein à courants de Foucault, etc.. Il manque un concept d'ensemble, avec lequel on peut également piloter de manière simple un système de freinage complexe à multiples fonctions. Ce concept est atteint grâce à l'invention, entre autres grâce à la subdivision indiquée dans la solution ci-dessus, en un système d'alimentation d'air et un système de commande à plusieurs couches, qui sont réalisés de façon multiple à la manière d'un bus. Une telle subdivision en un système d'alimentation d'air pneumatique et en d'autres bus de commande n'est pas évoquée dans le document WO 95/29 831. Cette subdivision rend cependant justement possible de réaliser un système standard que l'on peut agrandir et modifier de manière simple. Sur le plan des techniques de fabrication, l'invention mène, grâce au concept modulaire, certes connu dans la technique générale, mais tenu jusqu'ici pour non réalisable sur le plan technique sans dépense excessive dans le domaine des véhicules ferroviaires en raison des problèmes complexes posés, à ce qu'il est possible d'assurer pour le dispositif de commande pneumatique une compatibilité amont et aval largement sans problème. La réalisation de ce concept modulaire selon l'invention permet de plus, déjà lors du prémontage, de procéder à des tests par module pour le contrôle de la qualité. Grâce à la possibilité d'extension de la configuration de base, on peut se passer des nouvelles conceptions de base, jusqu'ici nécessaires dans l'état de la technique du plan de tubage, grâce à quoi on peut atteindre à la fabrication des réductions de coût importantes. De manière particulièrement avantageuse, le profilé tubulaire multiple est réalisé sous forme d'un profilé extrudé. Il s'est en outre avéré avantageux de découpler la transmission interne aux modules des signaux pneumatiques, tant vis-à-vis du système d'alimentation d'air central que vis-à-vis du système de commande intermodulaire, car grâce à ceci le module peut être déjà testé quant à son mode de fonctionnement correct avant le montage dans le dispositif de commande pneumatique. Sur le plan des techniques de fabrication, il est avantageux que les modules individuels soient accouplés mécaniquement par l'intermédiaire du système d'alimentation d'air central, c'est-à-dire qu'ils soient reliés à celui-ci. Grâce à cela, on peut réaliser un prémontage pratiquement complet de la totalité du dispositif de commande pneumatique et l'installer ensuite par exemple dans une locomotive ou dans une motrice. De manière particulièrement préférée, le dispositif de commande est réalisé de façon que le nombre des fonctions des modules individuels, ou le nombre des fonctions du dispositif de commande pneumatique total, puisse être configuré de façon individuelle grâce au type et au nombre des appareils de commande utilisés dans les modules individuels, en partant d'une configuration de base, et les trajets de signaux pneumatiques additionnellement nécessaires pour les options d'extension du système peuvent être étendus et la configuration de base reste sans modification. Ceci permet une large flexibilité et une adaptation non compliquée à des cas d'application de tout genre. Si une certaine fonction n'est pas désirée (par exemple dans le cas o l'on ne désire pas monter de sablage dans le véhicule ferroviaire), le dispositif de commande n'est simplement pas équipé des appareils correspondants. Il est possible de façon simple de relier le système d'alimentation d'air central au reste de l'installation de freinage à une position quelconque. La séquence d'agencement des modules individuels le long de la direction du système d'alimentation d'air central est de plus conçue de manière à pouvoir être modifiée ou échangée. Dans ce cas, la structure interne des modules individuels est adaptée à la fonction partielle de freinage considérée, et les interfaces entre les modules sont conçues de manière à pouvoir combiner différents modules des manières les plus diverses les uns avec les autres. D'autres variantes particulièrement simples de l'invention se distinguent par le fait que l'un des systèmes de commande interne des modules est réalisé comme un système de canaux dans une plaque de support et/ou par le fait que les trajets de signaux additionnels nécessaires à l'intérieur des modules, en partant de la configuration de base, sont réalisés sous forme de canaux dans la plaque de support, ou en tant que perçages dans le profilé tubulaire multiple. L'interaction entre les modules individuels a lieu au moyen d'un système de commande séparé, que l'on peut également réaliser sous forme de ce qu'on appelle un bus pneumatique. Sur le plan des techniques de fabrication, il est avantageux et judicieux de regrouper certaines conduites dans un profilé tubulaire multiple séparé, lequel reprend la fonction d'un bus pneumatique, pour faciliter par exemple le montage ou la maintenance. Le dispositif de commande contient des organes qui commandent les freins des véhicules respectifs. En addition, lorsqu'il s'agit du dispositif de commande d'une locomotive ou d'un autre véhicule, le dispositif de commande contient des organes qui donnent des ordres de commande pour les dispositifs de commande des autres wagons du train. Des réalisations et des développements avantageux de l'invention peuvent être retirés du reste de la description. L'invention sera décrite ci-après plus en détail en se rapportant à des exemples de réalisation et en se référant aux dessins ci-joints. Les figures montrent: figure 1 un schéma de la structure modulaire d'un dispositif de commande pneumatique selon l'invention; figure 2 un détail d'un plan de commutation, qui est réalisé suivant le concept modulaire de l'invention; figure 3 un mode de réalisation d'un profilé tubulaire multiple, que l'on peut utiliser comme bus pneumatique pour l'invention; et figure 4 une possibilité de réalisation d'un système de commande conforme à l'invention, interne aux modules. La figure 1 montre de façon schématique le regroupement de différents appareils de commande 5, par exemple de vannes, pour former des modules 2 orientés vis-à-vis de leurs fonctions. L'expression "orienté vis- à-vis de la fonction" signifie le regroupement de fonctions partielles des appareils de commande 5 en une unité logique, le module 2. Ceux- ci comportent de façon idéale conformément à l'invention, uniquement un minimum d'interfaces "extérieures". A cet effet, les appareils de commande 5 d'un module sont respectivement reliés grâce à un système de commande, ou des conduites de commande 6 "internes aux modules". Les modules font partie d'un dispositif de commande pneumatique 1, lequel assure, dans sa totalité, la commande dans un train 8 (non représenté à la figure 1, par exemple la commande de l'installation de freinage d'un wagon 7 (non représenté). Le dispositif de commande pneumatique 1 et donc les modules 2 de celui-ci (en plus des appareils de commande 5) est relié à un système d'alimentation d'air central 3 (voir pour ceci la figure 2). Les modules 2 communiquent les uns avec les autres via un système de commande 4a intermodulaire. L'unité logique qu'est le "module" est reliée au "monde extérieur" d'une part par l'intermédiaire du système d'alimentation d'air central 3, et d'autre part via des conduites de commande 4b, lesquelles pilotent des composantes de freinage individuelles 12 d'une unité de bogie 1 1 (voir la figure 2). Comme ceci est indiqué de manière schématique à la figure 1, les modules 2 sont également reliés de façon mécanique les uns avec les autres et avec le dispositif de commande pneumatique 1 grâce à leur montage sur une plaque de support 9 (voir la figure 3). La figure 2 montre une représentation de détail du concept énoncé ci- dessus. On reconnaît trois modules illustrés 2, dont les interfaces sont indiquées par les frontières de système 14 des modules 2. Les modules sont montés ensemble de telle manière que leur totalité forme le dispositif de commande pneumatique 1. Ce regroupement fonctionnel des modules 2 est indiqué par la frontière de système 13 du dispositif de commande pneumatique 1. Les trajets de signaux qui relient les modules 2 sont regroupés sous la désignation de "système de commande intermodulaire" 4a. Au-delà de la frontière de système 13, les modules 2 sont reliés aux composants individuels 12 du bogie 11, par l'intermédiaire d'autres trajets de signaux, qui sont désignés comme "système de commande" 4b. Sous ces composants 12, on comprend par exemple le système mécanique de freinage des essieux moteurs, ou bien un frein de rail magnétique. Le dispositif de commande pneumatique I commande la totalité des composants de l'installation de freinage, comme par exemple les composants de freinage des deux bogies 11 d'un wagon du véhicule ferroviaire 7. La figure 3 montre trois profilés tubulaires multiples 10, que l'on peut utiliser comme bus pneumatique. Ces profilés sont produits de préférence par un procédé d'extrusion, et le diamètre des ouvertures individuelles doit être choisi d'une taille telle, en tenant compte des gradients de pression donnés le long d'un tube individuel, qu'il puisse s'écouler dans les tubes un débit de masse suffisant pour l'application. Les tubes 18 qui présentent le plus grand diamètre, au milieu de la figure 3, sont par conséquent utilisés de préférence comme conduite d'air principale. De tels profilés tubulaires multiples 10 sont de préférence utilisés à l'intérieur du dispositif de commande pneumatique 1, réalisé sous la forme d'un groupe structurel global, afin de réaliser techniquement le système d'alimentation d'air central 3, le système de commande intermodulaire 4a et le système de commande 4b, lequel relie les modules 2 avec les composants 12 de l'installation de freinage. Sur le plan des techniques de fabrication, il est alors particulièrement avantageux de regrouper certaines conduites dans un profilé tubulaire multiple séparé 10, afin de simplifier par exemple le montage ou l'entretien. Via des perçages correspondants 19, avec des pièces de raccordement 16 vissées à l'intérieur de ceux-ci, on peut réaliser une liaison entre l'un des tubes du profilé tubulaire multiple 10 par exemple et un autre emplacement de raccordement. La liaison interne aux modules entre les appareils de commande individuels 5 a lieu par l'intermédiaire de canaux correspondants 19 dans une plaque de support 9. Au moyen de canaux transversaux 20, on peut relier les appareils de commande individuels 5 avec les canaux 17 de la plaque de support 9, et l'étanchéité entre les appareils de commande 5, la plaque de commande 9 et les canaux transversaux 20 peut être par exemple réalisée par des joints toriques. Les canaux 17 dans la plaque de support 9, tout comme les canaux transversaux 20 peuvent être ici réalisés simplement par perçage. En variante, il est aussi possible de réaliser les canaux 17 par fraisage, et de refermer de façon étanche les canaux 17 après l'usinage par fraisage, par exemple par collage d'une plaque d'étanchement (non représentée). Les canaux 17 de la plaque de support 9 sont la plupart du temps refermés au moyen de bouchons d'obturation 21 après la fabrication. L'accouplement mécanique de plusieurs profilés tubulaires multiples , avec en option les appareils de commande 5 qui y sont reliés, peut avoir par exemple lieu par vissage ou fixation des profilés tubulaires multiples 10 sur une plaque de support 9. La figure 4 montre une plaque de support 9 qui, outre la fonction de l'accouplement mécanique des modules 2 ou des appareils de commande 5, assure encore la fonction du système de commande 6 interne aux modules. Comme illustré à la figure 4, ce système de commande 6 interne aux modules peut être par exemple réalisé sous forme d'un système de perçages 17 dans la plaque de support 9, lequel relie les uns aux autres les appareils de commande individuels 5. Dans ce cas, le système de perçages peut comprendre soit uniquement les perçages 17 effectivement nécessaires, soit encore, dans le cas o ceci est plus avantageux en termes de coût ou de fabrication, on peut également préfabriquer une plaque de support standard qui présente les perçages 17 qui suffisent également pour un nombre de fonctions plus important du dispositif de commande pneumatique 1 que ceci est nécessaire pour l'application réelle considérée. Les perçages 17 qui ne sont pas nécessaires peuvent être refermés par des bouchons d'obturation 21. On utilise également occasionnellement de tels bouchons d'obturation 21 lorsqu'on doit réaliser lors de la fabrication de certains canaux 17 des perçages accessoires (non représentés) qui sont plus tard obturés par des bouchons d'obturation 21. Bien entendu, des variantes des profilés tubulaires multiples 10 et de la plaque de support 9 qui ont été expliqués sont possibles, par exemple en utilisant des tubes de liaison additionnels. Liste des références 1. Dispositif de commande pneumatique 1'. Unité de commande (n'est pas représentée, elle résulte du regroupement de plusieurs dispositifs de commande) 2. Module individuel 3. Système d'alimentation d'air central 4a. Système de commande intermodulaire 4b. Conduite de commande, reliée aux composants de freinage 5. Appareil de commande d'un module individuel 6. Système de commande intérieur au module 7. Véhicule ferroviaire 8. Train 9. Plaque de support 10. Profilé tubulaire multiple (bus pneumatique) 11. Bogie 12. Composant de freinage 13. Frontière de système du dispositif de commande pneumatique 14. Frontière de système du module 15. Frontière de système des composants de freinage d'un bogie 16. Pièces de raccordement 17. Canaux dans la plaque de support 18. Tube d'un profilé tubulaire multiple 19. Perçage dans le profilé tubulaire multiple 20. Canaux transversaux 21. Bouchon d'obturation ll Revendications 1. Dispositif de commande pneumatique (1) pour des installations de freinage dans des véhicules ferroviaires (7), caractérisé par les éléments suivants: a) il comporte plusieurs modules individuels (2) orientés vis-à-vis de leurs fonctions, lesquels comportent chacun au moins un appareil de commande (5) essentiel vis-à-vis du fonctionnement d'une fonction partielle de freinage respective; b) les modules individuels sont accouplés sur le plan pneumatique et mécanique par l'intermédiaire d'un système d'alimentation d'air et de commande (3, 4) en une seule partie ou en plusieurs parties, ledit système étant réalisé sous forme d'un profilé extrudé tubulaire multiple (bus pneumatique 10); et c) la transmission intérieure aux modules des signaux pneumatiques entre les appareils de commande (5) se produit par l'intermédiaire de conduites de commande (6) intérieures aux modules et indépendantes du système central d'alimentation d'air et de commande (3, 4). 2. Dispositif de commande pneumatique selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans le profilé extrudé tubulaire multiple sont regroupées de façon géométrique des conduites d'alimentation d'air et de commande. 3. Dispositif de commande pneumatique selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les appareils de commande (5) sont réalisés sous forme d'appareils à bride. 4. Dispositif de commande pneumatique selon l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce que la structure interne des modules individuels (2) est adaptée à la fonction de freinage partielle respective, et les interfaces entre modules sont conçues de manière à ce que différents modules peuvent être combinés les uns avec les autres. 5. Dispositif de commande pneumatique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il constitue une commande entière pour véhicule ferroviaire. 6. Dispositif de commande pneumatique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les conduites de commande intérieures aux modules (6) sont réalisées sous forme de canaux (17) dans une plaque de support (9). 7. Dispositif de commande pneumatique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux (17) sont réalisés par des perçages ou par des fraisages. 8. Dispositif de commande pneumatique (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les profilés extrudés (10) sont fixés sur la plaque de support (9).