Brevet FR2867113A1 — publié le 20050909

La présente invention est relative aux procédures de mise à la terre 5 de la ligne de toiture d'un matériel ferroviaire roulant. On a illustré sur la figure 1 un schéma électrique haute tension d'un circuit de traction de ce type de matériel. II comporte classiquement un pantographe continu PTC (1,5 kV 3 kV) et un pantographe monophasé PTM (25 kV AC)) et une ligne de toiture. Grâce à ce circuit, on alimente sélectivement selon le type de source électrique de la caténaire ou bien un circuit monophasé de véhicule (également appelé la ligne monophasée) via le pantographe monophasé, ou bien un circuit continu du véhicule (également appelé la ligne continue) via le pantographe continu. La ligne de toiture est reliée d'une part à un commutateur HOM qui, dans un premier état de commutation, isole la ligne monophasée et l'alimentation monophasée (via le pantographe monophasé) de la masse et dans un second état de commutation, court-circuite cette ligne monophasée et l'alimentation monophasée à la masse. Le circuit comporte d'autre part un commutateur qui est relié à une ligne continue et qui permet de commuter cette ligne entre la masse et l'alimentation en continue via le pantographe continu. Le circuit comporte également un palpeur de tension PP relié à la ligne de toiture, commutateur HOM monté en parallèle au disjoncteur monophasé (DJM), et des parafoudres continu (PRC) et monophasé (PRM) reliés respectivement aux lignes continue et monophasée. On notera, s'agissant de la ligne continue, qu'elle comporte des modules de filtrage généralement constitués d'éléments passifs (résistance, self et capacité) et d'interrupteurs à commutation forcée (IGB, key restore.... ). Ces modules de filtrage peuvent s'avérer particulièrement dangereux pour les agents de maintenance car ils contiennent des capacités et des selfs, notamment propices au stockage d'énergie réactive, qu'il est nécessaire de décharger afin de sécuriser l'accès du personnel à leur proximité, notamment au niveau d'un organe appelé coffre haute tension et plus généralement à la ligne de toiture. C'est pourquoi il est imposé une procédure particulière lors des opérations de maintenance, laquelle procédure ne doit pas permettre l'accès au coffre contenant des appareils potentiellement dangereux tant que les circuits haute tension n'ont pas été mis à la masse et les selfs et capacités déchargées. Cette procédure doit notamment imposer les étapes suivantes: - abaissement des pantographes et interdiction de remontée de ceux-ci; - mise à la masse de la ligne de toiture (en utilisant le commutateur HOM) ; - déchargement des énergies stockées par les circuits 1500 Volts. Classiquement, ceci est réalisé au moyen d'un jeu de plusieurs serrures et de plusieurs clés associées. Une première clé est nécessaire (clé A), qui est généralement rangée au niveau d'un pupitre dans la cabine du conducteur. Cette clé A est insérée dans un boîtier de serrure puis basculée. Lorsqu'elle est dans sa position basculée, elle libère une clé B qui peut ainsi elle-même basculer dans une position où elle peut se dégager tandis que la clé A reste prisonnière. La manoeuvre de la clé A, outre qu'elle permet la libération de la clé B, coupe l'alimentation pneumatique du pantographe. La clé B ainsi libérée peut ensuite être utilisée, soit pour manoeuvrer le commutateur HOM, soit pour libérer la clé de manoeuvre manuelle du HOC ou HMC. Dans un premier cas consistant en la manoeuvre de HOM, la manoeuvre du commutateur HOM met la ligne monophasée et l'alimentation 30 monophasée à la masse, ainsi que les pôles du DJM. Elle libère également une troisième clé (clé C) que l'opérateur peut dégager de la serrure tandis que la clé B reste prisonnière et ne peut être manoeuvrée pour rebasculer le commutateur HOM et provoquer ainsi 2867113 3 l'isolement de l'alimentation monophasé via le pantographe et de la ligne monophasée de la masse. Autrement dit, le commutateur HOM ne peut être ré-actionné tant que la clé C n'est pas remise en place. Cette clé C, ainsi libérée, est destinée à venir se placer dans une boîte de verrouillage, la manoeuvre de la clé C dans cette boîte autorise l'opérateur à actionner un levier L qui entraîne la mise à la masse des différents composants dangereux (capacités, etc...) En même temps, le basculement de ce levier L entraîne la libération d'une clé D. La manoeuvre de cette clé D permet la libération et interdit la manoeuvre du levier L en position initiale. La clé D permet l'accès à une boîte dans laquelle sont contenues les clés E d'accès aux différents coffres sur lesquels l'opérateur est susceptible d'intervenir. De cette façon, l'opérateur ne peut avoir accès à ces coffres que si les différentes étapes successives d'abaissement du pantographe, de mise à la masse des lignes de toiture, et de déchargement des énergies stockées ont bien été effectuées. Le retour de toutes les clés E, le déblocage successif de la clé D, du levier L et des clés C, B et A, c'est à dire l'opération inverse à celle décrite ci-avant, n'est permis que dans cet ordre et permet d'assurer que les opérations de maintenance se font en toute sécurité pour l'opérateur sans qu'une autre personne ne remette le circuit en tension inoportunément. La clé B est placée dans une serrure de la boîte de verrouillage de la clé de commande manuelle (BV-CM). La manoeuvre de la clé B libère une clé CM1 présente sur la boîte BVCM que l'opérateur peut dégager tandis que la clé B reste prisonnière. La clé CM1 est attachée par une chaîne à la clé de commande manuelle CM2 qui peut alors être récupéré. La clé CM2 peut ensuite être utilisée pour manoeuvrer le commutateur HOC (ou HMC). Dans un deuxième cas consistant en une manoeuvre manuelle du HOC ou HMC, on comprend toutefois que le système complet est particulièrement complexe de conception et d'utilisation. Le but est ici de proposer une solution qui permette d'imposer des étapes de sécurité similaires à celles précédemment évoquées tout en optimisant les équipements utilisés pour cette fonction. A cet effet, l'invention propose un ensemble de sécurisation d'accès à une portion de circuit d'un véhicule ferroviaire, cet ensemble réalisant les opérations de neutralisation du pantographe en position abaissée, de mise à la masse de ligne de toiture et de décharge d'énergies stockées dans certains éléments du circuit du véhicule, l'ensemble comprenant au moins deux serrures et au moins deux éléments- clé ainsi que des moyens d'emprisonnement d'au moins un de ces éléments- clé dans sa serrure, caractérisé en ce que les deux éléments-clé sont constitués de deux éléments assemblés de manière séparable, formant respectivement un élément principal et un élément auxiliaire d'une même clé, chacun de ces éléments étant muni de moyens d'actionnement d'une serrure respective, ces moyens d'actionnement étant distincts de manière à interdire l'usage d'un de ces deux éléments sur la serrure destinée à l'autre élément. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1, déjà discutée, représente un schéma d'un circuit haute tension de traction électrique; - la figure 2 illustre une clé de contrôle conforme à un mode de réalisation possible de l'invention; - la figure 3 illustre une clé de contrôle conforme à ce même mode de réalisation, dans une situation où la clé est désolidarisée; - la figure 4 est un organigramme illustrant les différentes étapes de procédure mises en oeuvre avec la clé des figures 2 et 3. La clé qui est représentée aux figures 2 et 3 comporte deux parties 30 qui peuvent être désolidarisées ainsi que cela est expliqué plus loin dans la description. Ces deux parties sont ci-après nommés corps principal 10 et corps auxiliaire 20. 2867113 5 Le corps principal présente la forme d'un fût tubulaire prévu pour tourner autour de lui-même par déplacement angulaire d'un levier 15 s'étendant radialement sur ce corps principal 10. Le corps auxiliaire 20 est, à la figure 2, solidaire du corps principal 10, par l'intermédiaire d'une liaison par emboîtement axial. En d'autres termes, la liaison entre ces deux corps est assurée par emboîtement d'une empreinte 22 et d'une cavité 12 correspondante. L'empreinte 22 appartient au corps auxiliaire 20 et la cavité 12 au corps principal 10. On notera également la présence d'une cavité 24 en face d'extrémité libre du corps auxiliaire 20, destinée à recevoir également elle-même une pièce complémentaire, appartenant cette fois à une serrure lors de l'utilisation de ce corps auxiliaire en tant que tête de clé. La cavité d'extrémité 12 du corps principal 10 est elle-même prévue pour coopérer avec une empreinte en relief, appartenant à une serrure dans laquelle le corps principal 10 jouera le rôle de clé à lui tout seul, c'est à dire une fois désolidarisé du corps auxiliaire. Les deux cavités respectives 12 et 24 du corps principal 10 et du corps auxiliaire 20 présentent des géométries distinctes de telle sorte qu'une serrure destinée à être actionnée par la pièce d'emboîtement auxiliaire ne peut être actionnée directement par la pièce d'emboîtement principale, et vice-versa ici. Pour cela, les deux cavités 12 et 24, ici chacune à section carré, présentent des largeurs différentes de sorte que le carré de faible dimension 12, c'est à dire celui du corps principal 10 de la clé, ne peut recevoir un relief de serrure large qui serait expressément destiné au corps auxiliaire 20. De même, le corps auxiliaire 20, par sa largeur particulièrement élevée, est prévue ici pour ne pas pouvoir actionner un relief de serrure dimensionné pour la cavité 12 du corps principal 10, un tel relief pivotant librement à l'intérieur de la cavité 24 du corps auxiliaire 20. Ces deux corps principal 10 et auxiliaire 20 sont prévus séparables l'un de l'autre, notamment après un actionnement de serrure. Une fois séparée, le corps auxiliaire 20 reste en place dans la serrure concernée. Préférentiellement, la séparation entre le corps principal et le corps auxiliaire n'est permise que par l'actionnement de la serrure spécialement prévue à cet effet. Afin d'assurer le maintien en dehors de cet actionnement de serrure, les corps principal 10 et auxiliaire 20 sont préférentiellement assemblés l'une à l'autre par des aménagements de retenue de type effaçables par commande mécanique. De tels aménagements de retenue sont prévus pour n'être effacés que pour l'action de la serrure sur le corps auxiliaire 20 lors de la rotation de 10 celui-ci dans la serrure. Ces aménagements de retenue sont par exemple effacés par circulation d'une pièce longitudinalement dans le corps auxiliaire 20 en réponse à la rotation de celle-ci dans la serrure concernée. Cette pièce circulante longitudinalement vient alors actionner en 15 effacement les aménagements de retenue du corps auxiliaire 20 sur le corps principal 10. Les corps principal 10 et auxiliaire 20 présentent chacun un panneton 16 et 26, ou excroissance radiale qui est à chaque fois destinée, à la façon d'une clé de serrure domestique, à coopérer avec la serrure et empêcher la clé d'être extraite de la serrure. On notera que le levier 15 présente une constitution suffisamment robuste pour un actionnement en force par un agent de maintenance, notamment pour un éventuel entraînement en force de certains disjoncteurs lourds. Le levier 15 se termine, dans ce but également, par une boule d'appui adaptée à une pression manuelle forte par l'utilisateur. Dans le présent exemple de réalisation, la clé est utilisée, totalement puis partiellement, pour successivement purger et neutraliser le pantographe en position basse (étape 1), actionner le HOM qui est en aval du pantographe (étape 2) et mettre à la terre la ligne de toiture, puis enfin (étape 3) décharger les composants chargés du véhicule ferroviaire et libérer les clés d'accès des coffres haute tension. On détaillera maintenant ces différentes étapes, en référence à certaines expressions introduites en préambule de la description (HOM, HOC, PTM, PTC, ligne monophasée, ligne continue). La première étape consiste à libérer la clé, dans son intégralité, par 5 un basculement de celle-ci dans une première serrure où elle se trouve initialement emprisonnée. Ce basculement préliminaire entraîne les actions suivantes: - mise à l'air libre de l'alimentation pneumatique du pantographe. Le pantographe est donc isolé pneumatiquement, coupé de toute action mécanique susceptible de le faire remonter au contact de la caténaire; - ouverture des contacts auxiliaires d'un robinet pneumatique de pantographe, l'ouverture de ces contacts permettant la coupure de la chaîne de maintien de certains disjoncteurs et de l'électrovanne de remontée du pantographe. Le pantographe se trouve alors isolé également en termes de commande électrique des organes susceptibles d'ouvrir le circuit pneumatique de montée; - fermeture d'un contact permettant la signalisation de cette commutation; La clé se trouve alors libérée dans son intégralité, c'est à dire dans 20 une condition où elle inclut son corps principal 10 et son corps auxiliaire 20 parfaitement solidaires; Dans une étape suivante (étape 2), après la libération de la clé, celle-ci est placée dans une serrure du HOM, ce dernier étant localisé sur un bloc disjoncteur de type monophasé 25 kV. Sa manoeuvre entraîne les actions suivantes: - mise à la terre de l'amont (ligne de toiture) et de l'aval (primaire du transformateur 25 kV) du disjoncteur monophasé (DJM); - ouverture et fermeture de contacts divers; - verrouillage électrique à nouveau, pour sécurité renforcée encore, 30 de la chaîne de commande de montée du pantographe; - signalement du basculement mécanique du commutateur HOM. Le corps auxiliaire 20 est alors emprisonné de cette serrure et ce préférentiellement dès le début du basculement. Lorsque l'ensemble de la clé arrive dans la position qui commande la mise à la masse de la ligne, le corps principal 10 est déverrouillé, par les moyens décrits ci-avant, par rapport au corps auxiliaire 20. Le corps principal est alors libre d'être utilisé dans une autre serrure, spécifiquement destinée à lui. L'étape 3 consiste, après avoir extrait le corps principal 10, à placer celui-ci dans le logement d'une serrure qui est prévue sur le boîtier de commande de déchargement des énergies stockées par les divers composants (boîtier BVR) et à manoeuvrer cette clé, ce qui entraîne les actions suivantes: - décharge de l'énergie réactive des bus continus 1500 V; déverrouillage des clés E qui permettent quant à elles l'accès aux coffres et à l'échelle d'accès à la toiture; Le corps principal 10 de la clé, et son levier associé, se trouvent alors emprisonnés par la serrure. Plus spécifiquement, dans cet exemple, l'emprisonnement est mis en oeuvre par des moyens qui sont actionnés en réponse à l'utilisation d'une des clés E sur une serrure de coffre. Le nombre de clés E dépend du nombre de coffres. Les empreintes qui correspondent aux parties 10 et 20 de la clé sont choisies différentes, ici sous la forme de carrés de tailles distinctes. Un autre exemple serait d'adopter respectivement un triangle et un carré pour ces empreintes. De cette façon, la manoeuvre du boîtier de robinet de pantographe ou du HMC (ou du HOC dans le cas de l'alimentation continue) ne peut être effectuée que lorsque la clé est complète, c'est à dire avant actionnement de la serrure de mise à la masse. Le corps principal 10 de la clé est quant à lui uniquement utilisable pour la manoeuvre de la boîte BVR (décharge des composants), c'est à dire uniquement après séparation du fût auxiliaire, c'est à dire après actionnement HOM. La séparation corps principal/corps auxiliaire n'est ici autorisée que par les moyens de la première serrure décrits précédemment. 2867113 9 On notera toutefois que selon une variante de l'invention où le corps principal 10 et le corps auxiliaire 20 sont librement séparables manuellement, a également un intérêt en termes de sécurité. En effet, la présence du corps auxiliaire 20 joue le rôle de rappel de 5 mise en garde à l'opérateur qui doit d'abord actionner la serrure de HOM. La cavité 12 du corps principal 10 n'est pas compatible avec le robinet de pantographe ou les commutateurs HMC (ou HOC). Selon une disposition avantageuse, il est possible, à l'étape 2, de manoeuvrer manuellement le commutateur HOC ou HMC à l'aide de la force manuelle de l'opérateur telle qu'appliquée sur la clé, et ce même en l'absence d'énergie auxiliaire basse tension servant à l'assistance mécanique pour le déplacement physique du commutateur. Pour ce faire, l'opérateur doit réaliser les actions suivantes: manoeuvrer la clé dans le logement du robinet de pantographe (RBPT) afin de verrouiller électriquement et pneumatiquement la commande de la montée des pantographes et de libérer la clé entière; - prendre la clé entière et la placer sur le carré de manoeuvre du commutateur en question HOC ou HMC pour le repositionner dans sa position de mise à la masse. Cette fonctionnalité, préférentiellement prévue pour le commutateur de type continu (HOC), est également adaptée pour un actionnement du commutateur monophasé (HMC). Dans le mode de réalisation qui a été décrit, on met donc en oeuvre, par des moyens avantageux, là encore une pluralité de serrures qu'il est obligatoire d'actionner toutes et selon une chronologie imposée, et ceci en prévoyant que ces serrures emprisonnent la clé avec laquelle cette serrure est actionnée, et libèrent la clé qui est nécessaire pour l'actionnement de la serrure suivante. Ce principe de serrures successives à emprisonnement d'une clé/libération d'une autre est mis en oeuvre aussi bien avant l'intervention qu'après l'intervention, c'est à dire également pour la remise en tension du circuit du véhicule. Grâce aux aménagements décrits ci-avant, on obtient un niveau de sécurité aussi élevé que pour les dispositifs de l'art antérieur, (c'est à dire l'impossibilité de passer à l'étape suivante sans verrouillage de l'organe d'actionnement en cours et vice-versa), mais cette fois en simplifiant la constitution des différents organes mécaniques. Basiquement, le présent dispositif permet la suppression d'au moins 5 une clé ainsi que de deux serrures. REVENDICATIONS 1. Ensemble de sécurisation d'accès à une portion de circuit d'un véhicule ferroviaire, cet ensemble réalisant les opérations de neutralisation du pantographe en position abaissée, de mise à la masse de ligne de toiture et de décharge d'énergies stockées dans certains éléments du circuit du véhicule, l'ensemble comprenant au moins deux serrures et au moins deux éléments-clé (10, 20) ainsi que des moyens d'emprisonnement d'au moins un de ces éléments-clé dans sa serrure, caractérisé en ce que les deux éléments-clé (10, 20) sont constitués de deux éléments assemblés de manière séparable, formant respectivement un élément principal (10) et un élément auxiliaire (20) d'une même clé, chacun de ces éléments (10, 20) étant muni de moyens d'actionnement (12, 24) d'une serrure respective, ces moyens d'actionnement (12, 24) étant distincts de manière à interdire l'usage d'un de ces deux éléments (10, 20) sur la serrure destinée à l'autre élément (10, 20). 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la serrure, qui est destinée à retenir l'élément auxiliaire (20) est une serrure de mise à la terre d'une ligne de toiture du véhicule ferroviaire. 3. Ensemble selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, caractérisé en ce que la serrure destinée à coopérer avec le élément principal (10) est une serrure de commande de décharge de composants à énergie stockée. 4. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour libérer au moins une clé d'accès à un coffre qui contient au moins une partie du circuit auquel on souhaite accéder, ces moyens de libération de cette clé étant prévus activables par actionnement de la serrure qui est actionnée par l'élément principal (10) de la clé. 5. Ensemble selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'emprisonnement de l'élément principal (10) de la clé dans la serrure coopérant avec cet élément principal (10) et des 2867113 12 moyens d'activation de cet emprisonnement en réponse à l'utilisation d'au moins une clé d'ouverture sur une porte de coffre. 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une serrure est prévue pour produire un actionnement mécanique sans assistance motorisée d'un disjoncteur (HOM, HOC) placé entre un pantographe et la portion de circuit du véhicule ferroviaire à laquelle on souhaite accéder. 7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une serrure de départ dans laquelle la clé (10, 20), comprenant l'élément principal (10) et l'élément auxiliaire (20), se trouve emprisonnée avant actionnement de cette serrure, cette serrure de départ produisant une neutralisation du pantographe en position basse. 8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux éléments principal (10) et auxiliaire (20) de la clé sont associés par des éléments de verrouillage mutuel (12, 22), lesquels moyens de verrouillage (12, 22) mutuel sont configurés pour n'être désactivés que par actionnement de la serrure emprisonnant l'élément auxiliaire (20). 9. Circuit de véhicule ferroviaire comprenant une ligne de toiture, une série de composants à stockage d'énergie, et au moins un commutateur (HOM, HOC) de mise à la masse de la ligne de toiture, caractérisé en ce qu'il comprend l'ensemble de verrouillage selon l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Procédé de sécurisation d'accès à une portion de circuit embarqué de véhicule ferroviaire, dans lequel procédé on réalise les opérations de neutralisation du pantographe en position abaissée, de mise à la masse de ligne de toiture et de décharge d'énergies stockées dans certains éléments du circuit du véhicule, dans lequel procédé on actionne au moins deux serrures à l'aide de deux éléments-clé (10, 20), et on emprisonne au moins un de ces deux éléments-clé (10, 20) dans sa serrure, caractérisé en ce que les deux éléments-clé (10, 20) sont deux éléments (10, 20) assemblés de manière séparable, formant respectivement un élément principal (10) et un élément auxiliaire (20) d'une même clé, chacun de ces éléments (10, 20) étant muni de moyens d'actionnement (12, 24) d'une serrure respective, qui sont distincts l'un de l'autre de manière à interdire l'usage d'un des deux éléments (10, 20) de la clé sur la serrure destinée à l'autre élément (10, 20).