Brevet FR2769873A1 — publié le 19990423

Dispositif pour rétablir la Dression dans l'habitacle d'un véhicule suite à une dépression La présente invention concerne un dispositif pour rétablir la pression dans l'habitacle d'un véhicule suite à une dépression. Elle s'applique aux véhicules se déplaçant à grande vitesse et notamment aux trains. Un véhicule en mouvement dans l'atmosphère est soumis à des forces de pression dont la répartition sur la paroi externe dépend de la forme de celle-ci et de la vitesse d'avancement. Lorsque ce véhicule passe à proximité d'un obstacle (entrée d'un tunnel, pont, objets divers au voisinage de la voie de circulation,...) ou lors du croisement d'un autre véhicule, il se produit une déformation du champ des vitesses aérodynamiques que le véhicule entraîne avec lui. I1 en résulte alors des variations rapides de pression sur les parois externes du véhicule. Cet effet est d'autant plus prononcé que la vitesse du véhicule est plus élevée, les pressions étant approximativement proportionnelles au carré de la vitesse. Dans le cas d'un véhicule où le renouvellement de l'air dans l'habitacle est effectué par climatisation ou ventilation à partir de l'air extérieur, la pression interne est voisine de la pression externe. Les variations de pression externes se répercutent presque instantanément à l'intérieur de l'habitacle en raison des dimensions des sections des circuits de ventilation. La constante de temps des transmissions de variations de pression dans les habitacles climatisés ou ventilés est donc faible voire nulle, en raison même des caractéristiques des circuits de ventilation. Ce phénomène rapide ne se produit pas lorsque l'habitacle est étanche (avions par exemple). A titre d'exemple, lors de l'entrée des trains à grande vitesse dans les tunnels ou les tranchées, les déplacements d'air provoquent des variations rapides de pression se produisent sur l'environnement externe des véhicules. Ces variations brutales se propagent dans l'espace confiné constitué par le tunnel ou la tranchée, et sont connues sous la terminologie "d'ondes de pression". Par ailleurs ces ondes de pression, qui se propagent dans l'espace confiné extérieur, se réfléchissent à ses extrémités, créant ainsi des ondes de pression de retour aussi importantes que les ondes directes. Lorsque les voitures ne sont pas parfaitement étanches, ces variations se répercutent rapidement dans l'habitacle de celles-ci par les circuits de ventilation et de climatisation, causant une gène importante aux occupants. I1 est ainsi courant de subir des variations de pression pouvant dépasser 2000 pascals par seconde alors que le seuil de douleur de l'oreille humaine est de l'ordre de 200 pascals par seconde. Il convient donc de limiter ces variations brutales de la pression interne. Une première solution connue par la demande de brevet EP 0593 163 consiste à prévoir des ventilateurs dits "de compensation" à débit variable dans les circuits d'introduction et d'extraction d'air et à moduler la perte de charge dans les conduites qui relient l'habitacle à l'extérieur du véhicule. Ces ventilateurs, généralement dits "à fronts raides", sont coûteux et bruyants. Ils occasionnent un surcroît de matériel dont le poids et l'encombrement ne sont pas négligeables alors que des efforts importants sont faits par ailleurs pour alléger les véhicules. De plus, ils consomment beaucoup d'énergie. Une deuxième solution consiste à obturer totalement les conduites qui relient les ventilateurs à l'extérieur du véhicule. Ces deux solutions permettent bien de lutter contre des variations brusques de la pression interne qui règne dans l'habitacle. Cependant, elles ne permettent pas de maintenir la pression absolue à une valeur proche de la pression normale que connaît l'habitacle avant que le véhicule ne rencontre un obstacle. En effet, les habitacles ne sont jamais étanches, contrairement aux cabines des avions, et les fuites sont suffisamment importantes pour que la pression interne soit voisine de la pression externe au voisinage de ces fuites. Or, si l'oreille humaine est sensible aux variations de pression, elle l'est également à la pression absolue. Le passage dans un tunnel engendre une alternance de surpressions et de dépressions dans l'habitacle, mais il s'avère que les dépressions présentent une amplitude plus forte et une durée plus longue que les surpressions. Tous ces phénomènes de changement de pression sont plus sensibles dans la cabine de la locomotive que dans les voitures d'un train car cette cabine présente un faible volume. La présente invention a ainsi pour objet de lutter contre les dépressions qui se produisent dans l'habitacle d'un véhicule lorsque celui-ci est à proximité d'un obstacle. Selon l'invention, un dispositif pour rétablir la pression interne dans l'habitacle d'un véhicule suite à une dépression est adapté au cas où ce véhicule comporte une ventilation prévue pour être obturée en réponse à une onde de pression externe ; ce dispositif comprend une vanne reliant l'habitacle à un orifice situé dans une zone de haute pression dynamique, un capteur de pression absolue disposé dans l'habitacle et un organe de commande qui, suite à l'obturation de la ventilation, est prévu pour actionner l'ouverture de cette vanne en réponse à une diminution de pression détectée par le capteur pour réduire cette diminution de pression. Avantageusement, lorsque le véhicule est une locomotive, cet orifice est situé dans le nez de la locomotive. Dans ce cas, la section de l'orifice est de préférence de l'ordre de grandeur du cm2. En tout état de cause, selon un mode de réalisation privilégié du dispositif, l'organe de commande comprend un régulateur à action proportionnelle intégrale différentielle pour actionner la vanne. Par ailleurs, selon une autre caractéristique préférentielle, la diminution de pression est détectée par référence à la pression moyenne mesurée par le capteur sur une période prédéterminée. L'invention apparaîtra maintenant avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit, d'un exemple de mise en oeuvre donné à titre illustratif en se référant à la figure annexée qui représente schématiquement l'avant d'une locomotive d'un train à grande vitesse. En référence à cette figure, l'invention s'applique donc à une locomotive L pourvue d'une cabine ou habitacle H. Un orifice O est situé sur le nez de la locomotive L dans son plan médian longitudinal qui est perpendiculaire à la voie de circulation R. Il s'agit là d'une position privilégiée, toutefois, l'orifice peut être disposé en tout endroit qui est en permanence en surpression lorsque le train se déplace, que l'espace qui entoure la locomotive soit dégagé ou bien encombré. Cet orifice O dont la section a de préférence une valeur de l'ordre du cm2, est relié à l'habitacle L au moyen d'une vanne v. Un capteur de pression absolue P disposé dans l'habitacle H fournit la valeur de la pression interne. La locomotive est par ailleurs pourvue d'une climatisation ou d'une ventilation. Elle est équipée d'un système d'obturation des conduites reliant l'habitacle à l'extérieur qui est actionné en réponse à un signal d'obturation S dérivé d'un organe détectant les ondes de pression. On rappelle ici que ces ondes de pression prennent naissance lorsque le train rencontre dans son environnement un obstacle tel qu'un tunnel ou un autre train. Le système destiné à combattre les brusques variations de la pression interne n'est pas plus détaillé ni représenté dans la figure car il fait partie de l'état de l'art. Le dispositif de l'invention comprend de plus un organe de commande C qui est activé à l'apparition du signal d'obturation S. L'organe de commande C, lorsqu'il détecte une diminution de la pression interne, commande l'ouverture de la vanne V pour réduire l'écart entre la valeur présente de la pression interne et la valeur que celle-ci avait avant l'apparition du signal d'obturation S. A titre d'exemple, l'organe de commande enregistre dans une mémoire la pression normale, c'est-à-dire, la valeur moyenne de la pression interne sur une période fixée (quelques minutes), ceci avant l'apparition du signal d'obturation. Lorsque ce signal apparaît, si l'écart entre la pression interne instantanée et la pression normale excède un certain seuil, la vanne V est actionnée pour tendre à ajuster la pression interne à la pression normale. Naturellement, lorsque l'onde de pression a disparu, l'organe de commande C est désactivé et la vanne V est refermée. Une solution bien adaptée au problème de l'ajustement de la pression interne consiste à commander la vanne V au moyen d'un régulateur à action proportionnelle intégrale différentielle, généralement connu sous l'expression P.I.D. Les différents composants du dispositif décrits cidessus sont données à titre d'exemple et l'homme du métier comprend bien que l'invention peut être mise en oeuvre de bien des manières différentes, ne serait-ce qu'en remplaçant un moyen par un moyen équivalent. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour rétablir la pression interne dans l'habitacle (H) d'un véhicule suite à une dépression, ce véhicule comportant une ventilation prévue pour être obturée en réponse à une onde de pression externe, caractérisé en ce qu'il comprend une vanne (V) reliant l'habitacle (H) à un orifice (O) situé dans une zone de haute pression dynamique, un capteur (P) de pression absolue disposé dans l'habitacle (H) et un organe de commande (C) qui, suite à l'obturation (S) de la ventilation, est prévu pour actionner l'ouverture de ladite vanne (V) en réponse à une diminution de pression détectée par ledit capteur (P) pour réduire cette diminution de pression. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que, ledit véhicule étant une locomotive (L), ledit orifice (o) est situé dans le nez de cette locomotive. 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit orifice (O) a une section de l'ordre du cm2. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe de commande (C) comprend un régulateur à action proportionnelle intégrale différentielle pour actionner ladite vanne (V). 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite diminution de pression est détectée par référence à la pression moyenne mesurée par ledit capteur (P) sur une période prédéterminée.