Brevet FR2846917A1 — publié le 20040514

La présente invention se rapporte à un dispositif de sécurité contre l'électrisation des personnes dans un véhicule de transport en commun autoguidé et sur pneumatiques utilisant l'énergie électrique comme énergie de traction. Ce dispositif de sécurité vise à éviter qu'une partie métallique touchée par une personne extérieure au véhicule ou en transit se trouve portée à un potentiel électrique dangereux. Le danger d'électrisation des personnes dans les transports en commun fait l'objet de plusieurs réglementations et normes. De plus, les constructeurs de véhicules de transport en commun utilisant l'énergie électrique à 15 haute tension ont prévu des dispositifs de sécurité visant à amoindrir le risque et procèdent à de nombreux essais et contrôles d'isolation électrique à différents niveaux et sur différents ensembles avec lesquels les personnes sont susceptibles d'entrer en contact. Plusieurs mesures peuvent être mises en oeuvre pour amoindrir le risque d'électrisation des personnes. On peut prévoir d'utiliser des pièces d'habillage isolantes, par exemple en polyester ou en fibre de verre époxy, qui recouvrent toutes les parties 25 métalliques du véhicule. Le plancher du véhicule peut être recouvert d'un revêtement isolant. On prévoit classiquement aussi d'isoler électriquement au montage, par rapport à la structure métallique du véhicule, les équipements et accessoires métalliques tels que portes, 30 barres de maintien, marchepieds et autres. Toutes ces mesures de sécurité ne permettent pas toutefois d'éliminer le danger d'électrisation des personnes et ne peuvent tout au plus qu'en restreindre le taux d'occurrence. L'un des objectifs de la présente invention est d'éliminer le danger par la mise à la terre du châssis du véhicule par l'intermédiaire de patins dédiés glissant sur ou frottant contre le rail de guidage lui-même relié à la terre. Ce contact permanent avec le rail de guidage empêche toute élévation du potentiel du châssis du véhicule. Toutefois un danger 5 peut subsister dans deux cas: si le rail est lui-même isolé ou en cas de décollement des patins. Il faut par conséquent s'assurer en permanence, à l'aide de moyens spécifiques, de la mise à la masse correcte du châssis. Le but général de l'invention est de 10 contrôler en permanence la qualité de la mise à la terre du châssis afin d'éviter tout risque d'électrisation des personnes qui toucheraient des parties ou pièces métalliques pouvant présenter un potentiel électrique et de déclencher quasi 15 instantanément la coupure de l'alimentation électrique en cas de danger et plus généralement d'actionner tous les dispositifs de sécurité adéquats prévus sur le véhicule par exemple la coupure du disjoncteur principal, la commande en abaissement du pantographe 20 et/ou la mise en oeuvre du frein de sécurité. Afin de contrôler la mise à la masse du châssis, l'invention prévoit d'équiper l'un au moins des dispositifs de guidage du véhicule de deux patins destinés à assurer un contact de frottement avec le 25 rail de guidage, lui-même relié à la terre, et d'alimenter l'un de ces patins à l'aide d'un courant de basse tension disponible sur le véhicule. De façon préférentielle les deux patins sont disposés de part et d'autre des galets de guidage, l'un à l'avant de 30 l'ensemble de guidage et l'autre à l'arrière. Un dispositif de contrôle électrique permet de vérifier si les patins sont collés ou décollés du rail et si la mise à la masse du châssis est correcte. Un composant électrique du circuit ou un circuit logique additionnel 35 commande, en cas de danger, la mise en oeuvre des systèmes de sécurité du véhicule. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on prévoit d'équiper de tels patins, deux au moins, des ensembles de guidage du véhicule. Dans ce cas on préférera la variante de réalisation selon laquelle on relie entre eux les patins respectifs 5 reliés à la masse qui seront ainsi au même potentiel, et l'on isole entre eux les patins alimentés par la basse tension embarquée sur le véhicule. A cet effet le dispositif de sécurité selon la présente invention pour la prévention du risque 10 d'électrisation des personnes dans les véhicules de transport en commun sur pneus autoguidés par un rail métallique de guidage à l'aide d'au moins un ensemble d'autoguidage gouvernant un ensemble roulant directionnel mettant en oeuvre au moins un galet 15 roulant sur le rail métallique de guidage et utilisant l'énergie électrique comme énergie de traction se caractérise en ce qu'au moins un ensemble d'autoguidage avant ou arrière de la rame comporte au moins deux éléments de contact électrique distants l'un de l'autre 20 en contact avec le rail métallique de guidage et en ce que ces éléments de contact forment avec la partie du rail de guidage s'étendant entre eux et un moyen de détection du passage d'un courant une boucle de sécurité alimentée par un générateur de basse tension 25 électrique, le moyen de détection fournissant un signal ou un état de boucle fermée ou de boucle ouverte selon que le contact électrique au niveau des éléments de contact est bon et satisfaisant ou mauvais et insatisfaisant provoquant dans ce dernier cas l'entrée 30 en action de dispositifs de sécurité ou la mise en application de mesures de sécurité. Le dispositif selon la présente invention apporte divers avantages particuliers tout à fait intéressants. 35. peu coteux, simple et fiable tous les modes de défaillance du contrôleur conduisent à une ouverture de la boucle de sécurité la disponibilité du véhicule n'est pas affectée dans le cas de plusieurs véhicules, il n'existe aucune interaction électrique entre les véhicules ou rames. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple et accompagnée des dessins dans lesquels: 10. la figure 1 est une vue schématique d'ensemble en perspective d'un ensemble de guidage sur lequel est monté le dispositif de contrôle pour la sécurité selon l'invention, la figure 2 est une vue de détail en 15 perpective de la partie encerclée de la figure 1 correspondant au bras de guidage en prise sur le rail de guidage avec un des patins de contact électrique, la figure 3 est un schéma montrant une rame vue de profil et l'emplacement des patins de contact 20 électrique sur le rail de guidage, la figure 4 est le schéma électrique simplifié du dispositif selon l'invention, la figure 5 est un diagramme logique montrant les cas de risque potentiel et l'état 25 subséquent de la boucle de sécurité. La présente invention s'applique principalement aux véhicules de transport en commun par exemple une rame autoguidée 1 utilisant l'énergie électrique comme énergie de traction et un ensemble 30 d'autoguidage sur un rail métallique 2 par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs galet(s) 3 et 4 roulant sur ce rail métallique de guidage, le véhicule ou rame se déplaçant sur des roues avant 5, arrière 6, et intermédiaires 7 et 8 équipées de pneumatiques. Il s'agit de rames autoguidées 1 de transport en commun de personnes dont un exemple est représenté de profil sur la figure 3. Ces rames 1 sont formées de modules articulés entre eux avant 9, arrière 10 intermédiaires portés 11 et intermédiaires porteurs 12. Un ensemble d'alimentation électrique 13 à haute tension en énergie 5 de traction à pantographe 14 arrive aux moteurs par un coffret d'alimentation 15 comportant sa propre mise à la terre. Ces rames 1 comportent à l'avant et à l'arrière et dans le cas de plus grande longueur également en partie médiane de part et d'autre à chaque 10 fois l'équivalent d'un essieu directeur gouverné par au moins un ensemble d'autoguidage tel que 16 monté sur un châssis directeur 17 dont un exemple de réalisation est représenté plus en détail sur les figures 1 et 2. Le châssis directeur 17 se compose des 15 éléments principaux suivants. Un cadre-châssis 18 est monté pivotant sur le châssis 19 du véhicule, en particulier de la rame 1. Il comporte deux montants 20 et 21 sur lesquels sont montés les arbres de roues 5 ou 6 équipées chacune d'un 20 pneumatique. Ces montants se prolongent vers le haut pour former des supports pour des suspensions 22 et 23 par exemple à soufflets et des amortisseurs. L'ensemble est guidé le long du rail métallique de guidage 2 par exemple du type de celui 25 représenté sur les figures. Ce rail de guidage 2 est encastré dans ou sur le sol et relié électriquement à la terre. Il peut présenter le profil de celui représenté sur les figures. Chacun des ensembles d'autoguidage 16 tel que 30 celui représenté se compose par exemple d'au moins un bras relevable 24 par exemple par pivotement autour d'un axe de pivotement horizontal dont le support d'extrémité est formé d'une platine 25 sur laquelle sont montés à rotation deux galets inclinés 26 et 27 35 disposés et maintenus en V à pointe dirigée vers le bas. Ces galets par exemple du type à mentonnet roulent le long du rail de guidage 2 sur ses faces inclinées et assurent la référence directionnelle au véhicule de transport en commun. Selon l'invention sont prévus montés sur l'avant ou l'arrière du châssis de la rame deux éléments de contact avec le rail de guidage. Ces éléments de contact avec le rail de guidage peuvent être des patins d'appui et de contact électrique par glissement ou frottement 28 et 29 utilisés selon l'invention par paire et distants l'un 10 de l'autre pour délimiter entre eux une portion de rail de guidage. Ces patins peuvent être placés comme le montre les figures 1 et 2 pour l'un à l'avant du support d'extrémité portant les galets inclinés 26 et 15 27 et pour l'autre (non représenté) de l'autre côté des galets dans l'axe du rail de guidage ou sur un autre ensemble de guidage. Le corps de chaque patin est monté pivotant ou autrement articulé sur un support ou suspendu 20 élastiquement ou articulé au châssis de la rame et selon le cas correctement isolé électriquement par rapport à ce support. Chaque patin comporte par exemple une sous face conformée selon le profil inverse du rail pour 25 assurer un contact étroit et complet de glissement ou de frottement. Il s'agit pour l'exemple représenté sur les figures d'une section à profil en auge. Un des patins 28 est relié électriquement directement à la masse du châssis ou à une borne 30 négative d'un générateur électrique comme on le verra ci-après alors que l'autre patin 29 de la paire est relié à la borne positive du même générateur à travers un moyen de détection par une liaison électrique de section conductrice importante. La liaison électrique du patin 28 se présente par exemple comme pour la version représentée sur les figures sous la forme de deux bandes tressées 30 et 31 dont les extrémités avant sont individualisées et fixées par écrous sur la partie frontale du corps du patin et dont les extrémités arrière sont réunies à celles d'un câble électrique 32 à gaine isolante dont 5 l'autre extrémité se trouve reliée à la borne négative du générateur électrique elle même reliée à la masse du châssis. L'autre patin 29 (non représenté sur les figures 1 et 2) est relié électriquement à travers un 10 moyen de détection comme décrit ci-après à la borne positive d'un générateur électrique de basse tension dont la borne négative est reliée électriquement au châssis métallique du véhicule. Selon les figures 1 et 2, et la description 15 ci-dessus, les deux patins 28 et 29 d'une même paire sont disposés de part et d'autre des galets de guidage selon l'axe du rail de guidage. Selon une autre variante, montrée schématiquement sur la figure 3, les deux patins d'une même paire peuvent se situer de part 20 et d'autre de la ligne d'essieu à l'avant et à l'arrière selon l'axe du rail de guidage. Ils forment alors deux groupes référencés dans cette description ME1 à l'avant (encerclé sur la partie gauche de la planche de dessin) et ME2 à l'arrière (encerclé sur la 25 partie droite). Pour connaître en permanence l'état et la qualité du contact électrique avec le rail métallique de guidage c'est-à-dire la continuité électrique avec le rail métallique de guidage et donc la qualité de la 30 mise électrique à la terre, le montage suivant a été imaginé. Ce montage regroupe deux patins 28 et 29 de part et d'autre des galets de guidage ou deux patins de part et d'autre des lignes d'essieu (paires MEl et ME2) 35 et ceci quel que soit leur support mécanique ou la façon dont ils sont supportés c'est-à-dire leur liaison mécanique avec le bras ou le châssis qui peut se faire par des éléments annexes de support des articulations multidirectionnelles avec des suspensions élastiques appropriées, doublées éventuellement de précontraintes ou tout autre moyen. Les deux patins 28 et 29 d'un même ensemble de guidage ou d'un même ensemble directionnel MEl ou ME2 sont montés dans un circuit électrique de basse tension de préférence continue, par exemple 24 volts entre les bornes référencées BT+ et BT- d'un générateur 10 électrique comme représenté sur la figure 4 formant un circuit de sécurité. Dans ce circuit de sécurité, se trouvent montés en série entre les bornes BT+ et BT- du générateur sous la forme d'une boucle dite de sécurité, un détecteur par exemple de courant ou de passage du 15 courant ou un dispositif électromagnétique par exemple un relais comportant une bobine électromagnétique 33 actionnant au moins les contacts d'un interrupteur 34, un premier patin 29, le rail de guidage 2 métallique et conducteur, et un deuxième patin 28 de la même paire 20 MEl ou ME2 relié électriquement à la borne BT-, elle même reliée à la masse du châssis. Un montage analogue existe pour l'ensemble directionnel à l'arrière de la rame. Les deux montages peuvent être indépendants 25 ou groupés en parallèle ou groupés par la simple réunion des bornes négatives entre elles. Notre exemple se limite à deux ensembles directionnels. Dans le cas d'une rame de plus grande longueur un ou deux ensembles directionnels 30 intermédiaires peuvent être prévus comportant chacun un montage de détection tel que décrit ci-dessus. En ce qui concerne le détecteur de courant ou de passage de courant, il peut s'agit de tout détecteur approprié fournissant un signal exploitable dans le cas 35 du passage d'un courant dont l'intensité peut être située au-delà d'un seuil correspondant à une valeur minimale en deça de laquelle elle n'a pas de signification précise ou comporte une incertitude trop grande quant à la qualité du contact électrique qu'elle doit représenter. Le fonctionnement individuel de chaque circuit de détection est le suivant. Si le contact électrique au niveau de chacun des deux patins 28 et 29 présente une qualité suffisante, le courant passe dans la boucle de détection et la bobine du relais est alimentée et au10 delà d'un certain seuil de courant elle déclenchera la fermeture des contacts de l'interrupteur 34 relatifs à la bobine 33 et les maintiendra fermés aussi longtemps que la valeur du courant dépassera le seuil de déclenchement. Le principe est le même dans le cas d'un 15 détecteur notamment de courant remplaçant le dispositif électromagnétique à bobine. Si la qualité des contacts électriques se dégrade ou s'il survient un événement de limitation de passage du courant ou pour une cause quelconque le contact se coupe ou devient faible 20 médiocre ou erratique, la bobine 33 ne sera plus ou sera insuffisamment alimentée et l'interrupteur s'ouvrira. Les deux ensembles avant ME1 et arrière ME2 fonctionnent de la même façon. On a consigné sur le tableau de la figure 5 tous les états possibles dans un système à deux ensembles MEl et ME2 avec les conclusions sur le risque potentiel et sur l'état de la boucle de sécurité représentant la grille d'une logique de commande qui 30 aboutira à la suppression du risque par exemple à la coupure de l'alimentation électrique générale par l'abaissement du pantographe ou à la fermeture du disjoncteur principal ou la mise en oeuvre du frein de sécurité dans le cas d'un risque important identifié. Le défaut de mise à la terre du rail de guidage 2 peut également être détecté car il déclenche le détecteur. Tous les cas d'état de boucle de sécurité ouverte correspondant à un cercle noir sur la figure 5 sont considérés comme potentiellement dangereux. On constate ainsi les cas suivants à risque potentiel de boucle de sécurité ouverte. 1. ME1 patin 1 collé avec ME1 patin 2 décollé avec ME2 patin 1 collé et ME2 patin 2 décollé, 2. ME1 patin 1 collé avec ME1 patin 2 10 décollé avec ME2 patin 1 décollé et ME2 patin 2 décollé, 3. ME1 patin 1 décollé avec ME1 patin 2 collé avec ME2 patin 1 décollé et ME2 patin 2 collé, 4. ME1 patin 1 décollé avec ME1 patin 2 collé avec ME2 patin 1 décollé et ME2 patin 2 décollé, 5. ME1 patin 1 décollé avec ME1 patin 2 décollé avec ME2 patin 1 collé et ME2 20 patin 2 décollé, 6. ME1 patin 1 décollé avec ME1 patin 2 décollé avec ME2 patin 1 décollé et ME2 patin 2 collé, 7. ME1 patin 1 décollé avec ME1 patin 2 25 décollé avec ME2 patin 1 décollé et ME2 patin 2 décollé. Ces indications permettent d'après la table de la figure 5 d'établir un avertissement de danger d'électrisation conduisant à des mesures immédiates de 30 précaution pouvant aller jusqu'à la coupure de l'alimentation électrique du véhicule de transport, en particulier de la rame. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle permanent de la mise à la terre pour la sécurité et la prévention du 5 risque d'électrisation des personnes dans les véhicules de transport en commun sur pneumatiques et autoguidés le long d'un rail métallique de guidage relié normalement à la terre à l'aide d'au moins un ensemble d'autoguidage gouvernant un ensemble roulant 10 directionnel mettant en oeuvre au moins un galet roulant sur le rail métallique de guidage et utilisant l'énergie électrique comme énergie de traction caractérisé en ce que le véhicule comporte au moins deux éléments de contact électrique distants l'un de 15 l'autre en contact avec le rail métallique de guidage et en ce que ces éléments de contact forment avec la partie du rail de guidage s'étendant entre eux et un moyen de détection du passage d'un courant une boucle de sécurité alimentée par un générateur de basse 20 tension électrique, le moyen de détection fournissant un signal ou un état de boucle fermée ou de boucle ouverte selon que le contact électrique au niveau des éléments de contact est bon et satisfaisant ou mauvais et insatisfaisant provoquant dans ce dernier cas 25 l'entrée en action de dispositifs de sécurité ou la mise en application de mesures de sécurité. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'un au moins des éléments de électrique est porté par un ensemble d'autoguidage. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la basse tension électrique est une basse tension continue. 4. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que la basse tension 35 continue est une tension de 24 volts. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'un des éléments de contact est relié électriquement au châssis et à la borne négative du générateur électrique et en ce que l'autre élément de contact est relié à la borne positive du générateur à travers le détecteur. 6. Dispositif selon la revendication l ou 2 caractérisé en ce que chaque élément de contact est un patin de glissement ou de frottement se déplaçant le long du rail métallique de guidage. 7. Dispositif selon la revendication 1 10 caractérisé en ce que le moyen de détection est une bobine d'un électroaimant actionnant les contacts d'un interrupteur. 8. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les éléments de contact sont 15 montés longitudinalement de part et d'autre du ou des galet(s) de guidage. 9. Dispositif selon la revendication i caractérisé en ce que les éléments de contact sont montés l'un derrière l'autre sur le châssis à l'avant 20 de la rame. 10. Dispositif selon la revendication l caractérisé en ce que l'on prévoit une boucle de sécurité à l'avant de la rame avec son générateur électrique basse tension et une autre boucle de 25 sécurité à l'arrière de la rame avec son générateur électrique basse tension. il. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que les bornes négatives des générateurs électriques de basse tension sont 30 reliés entre eux et au châssis.