Brevet FR2864508A1 — publié le 20050701

L'invention concerne un dispositif pour suspendre une cabine pour passagers à une voie aérienne. On connaît un dispositif de transport aérien comprenant une cabine pour conducteur suspendue à un bogie apte à rouler le long de la voie, par une suspente dont la longueur peut varier en service sous l'action de moyens de commande pour faire passer la cabine d'un niveau supérieur de circulation à un niveau inférieur d'accès à la cabine (GB 2 097 349). La présente invention concerne un dispositif qui se compose de deux suspentes, disposées l'une à l'avant et l'autre à l'arrière articulées chacune sur l'un des deux bogies d'un train de roulement, les longueurs verticales des suspentes étant modifiables, en marche ou à l'arrêt, selon un programme. De préférence, le programme est conçu de sorte que: - la cabine reste sensiblement horizontale lorsqu'elle se déplace à 15 vitesse horizontale constante ou nulle, et ceci quelle que soit la pente longitudinale de la voie; - la cabine s'incline vers l'avant ou vers l'arrière selon qu'elle est en phase d'accélération ou de décélération, de façon à compenser les effets du changement de la vitesse sur les occupants de la cabine. Dans des modes de réalisation particuliers, le dispositif présente encore une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - chaque suspente est reliée à son bogie par une tête possédant un axe d'articulation longitudinal entre sa partie inférieure liée à la suspente et sa partie supérieure liée au bogie, et les parties inférieures des deux suspentes sont reliées rigidement par une liaison longitudinale de longueur variable qui permet d'aligner leurs deux axes d'articulation longitudinaux selon un même axe dit de roulis; - ladite liaison est constituée par deux demi-poutres qui coulissent l'une par rapport à l'autre parallèlement au dit axe de roulis pour faire varier la 30 longueur de la liaison; - la partie inférieure de ladite tête est articulée à la suspente autour d'un axe de pivotement transversal; - la partie supérieure de ladite tête est articulée au bogie autour d'un axe de pivotement transversal et autour d'un axe de pivotement vertical; - chaque suspente est constituée par un double pantographe dont les deux pieds sont articulés à deux chariots respectifs roulant sur deux rails longitudinaux fixés à la cabine, des moyens étant prévus pour commander l'écartement des chariots de façon à faire varier la longueur verticale de la suspente; - lesdits moyens sont des vérins; - chaque bogie comprend des roues motrices entraînées par un ou plusieurs moteurs portés par le bogie; - certaines de ces roues sont dentées et engrènent sur une crémaillère fixe portée par la voie dans les portions à forte pente de la ligne; - les moteurs sont alimentés électriquement par des frotteurs 15 glissant sur des conducteurs courant le long de la voie; - le dispositif comprend un ordinateur, ou plusieurs ordinateurs redondants, programmé(s) pour commander la variation de longueur des suspentes et le déplacement des bogies. Le dispositif de l'invention s'applique notamment à un système de transport en commun urbain. L'invention permet donc à la cabine: - d'une part de descendre au niveau d'une station pour l'embarquement et le débarquement des passagers; d'autre part de se comporter comme un véhicule pendulaire pour atténuer, voire supprimer, l'effet des accélérations longitudinales et transversales ressenti par les passagers, ainsi que pour circuler sur des portions de ligne à forte pente sans inclinaison gênante pour les passagers. Les figures 1 à 20 annexées illustrent la constitution et permettent d'expliquer le fonctionnement d'un véhicule équipé du dispositif objet de l'invention, selon une réalisation possible de celle-ci, décrite à titre d'exemple non limitatif: - les figures 1 à 4 représentent le véhicule en différentes positions le long de la ligne, et notamment en station; - les figures 5 et 6 représentent, respectivement en vue longitudinale et en vue transversale, un ensemble suspente et bogie associé, en configuration suspente dépliée; - les figures 7 et 8 représentent le même ensemble, dans les mêmes vues, en configuration suspente repliée; - les figures 9 et 10 représentent, en plan, le mécanisme actionneur de la suspente, respectivement en configuration suspente dépliée et en configuration suspente repliée; - les figures 11 et 12 représentent le train de roulement, poutre de liaison à longueur minimale, respectivement en vue longitudinale et en plan; - la figure 13 représente la poutre de liaison à longueur maximale, en plan; - les figures 14 à 16 représentent un bogie et la tête de suspente associée, respectivement en plan, en vue longitudinale et en vue transversale; la figure 16 représente en outre la voie vue en coupe; - la figure 17 représente le mécanisme d'entraînement des roues motrices; - la figure 18 représente les articulations du bogie sur la tête de suspente associée; - les figures 19 et 20 représentent l'organigramme des traitements de l'information effectués par le pilote automatique, respectivement pour la commande d'avancement du véhicule et pour la commande de longueur des suspentes. La figure 1 représente, en vue longitudinale, un véhicule 1 circulant en ligne à hauteur de sécurité au dessus du sol, et deux pylones 2 supportant la voie 3. Dans cette configuration les deux suspentes 4 et 5 sont repliées, c'est à dire à longueur verticale minimale, et la poutre de liaison 6 est à longueur minimale. La figure 2 représente, en vue longitudinale, un véhicule 1 sur la rampe 7 lui permettant de descendre du niveau normal de circulation au niveau de la station. Dans cette configuration la suspente avant 4 est toujours à longueur minimale, mais la suspente arrière 5 est partiellement dépliée, à longueur telle que le plancher de la cabine reste horizontal. La poutre de liaison 6 est allongée, la distance entre bogies augmentant de sorte que sa projection horizontale reste constante. La figure 3 représente le véhicule 1 arrêté en station, cabine au dessus de l'enclos vitré de sécurité 8, prête à descendre à l'intérieur de celuici. Dans cette configuration les deux suspentes 4 et 5 sont complètement repliées. La figure 4 représente le véhicule 1, cabine descendue à l'intérieur de l'enclos vitré de sécurité, prête à l'ouverture des portes d'accès pour le débarquement et l'embarquement des passagers. Dans cette configuration les deux suspentes 4 et 5 sont complètement dépliées. Les figures 5 et 6 représentent, respectivement en vue longitudinale et en vue transversale, un ensemble composé d'une suspente avec son mécanisme actionneur, et du bogie associé, la suspente étant complètement dépliée. Chacune des deux suspentes est constituée par un double pantographe. Plus précisément elle comporte deux paires de poutres supérieures 10 et 11 formant un V inversé et deux paires de poutres inférieures 12 et 13 formant un X. Dans chaque paire les poutres côté gauche et côté droit sont reliées par des traverses 14. Les poutres supérieures 10 et 11 sont articulées sur la partie inférieure 15 de la tête d'articulation autour d'un axe 16. Les poutres supérieures 10 et inférieures 12 sont articulées autour d'un axe 17. Les poutres supérieures 11 et inférieures 13 sont articulées autour d'un axe 18. Les poutres inférieures 12 et 13 sont articulées autour d'un axe 19. Les paires de poutres inférieures 12 et 13 sont articulées respectivement sur des chariots 20 et 21, autour d'axes 22 et 23. Ces chariots sont pourvus de roues 24 qui roulent à l'intérieur de rails de guidage longitudinaux 25 et 26. Les chariots 20 et 21 sont mus respectivement par les tiges 27 et 28 de deux vérins linéaires 29 et 30 portés comme les rails 25 et 26 par le toit de la cabine. La figure 5 montre les vérins à élongation maximale, ce qui provoque le rapprochement maximal des chariots 20 et 21 et des pieds de poutres 12 et 13, et par voie de conséquence l'allongement vertical maximal de la suspente. Les figures 7 et 8 représentent de même, respectivement en vue 15 longitudinale et en vue transversale, le même ensemble bogie, suspente et mécanisme actionneur, la suspente étant complètement repliée. La figure 7 montre les vérins à élongation minimale, ce qui provoque l'écartement maximal des chariots 20 et 21 et des pieds de poutres 12 et 13, et par voie de conséquence l'allongement vertical minimal de la suspente. Les figures 9 et 10, qui représentent en plan les deux chariots et les deux vérins d'une même suspente, montrent comment les déplacements des deux chariots 20 et 21 peuvent se faire symétriquement par rapport au centre du dispositif: les chariots 20 et 21 portent deux crémaillères, respectivement 31 et 32, qui s'engrènent toutes deux sur une roue dentée 33 d'axe vertical portée par le toit de la cabine. Si l'un des deux vérins est défectueux, il suffit d'annuller son effort moteur pour que le vérin subsistant actionne les deux chariots. Le dispositif est également visible sur la figure 7 en vue longitudinale. Les figures 11 et 12 représentent le train de roulement, composé des deux bogies 9, les deux têtes d'articulation, et la poutre de liaison 6, 2864508 6 respectivement en vue longitudinale et en plan. La figure 13 représente en plan la poutre de liaison 6 à longueur maximale. Les trois figures 11 à 13 mettent en évidence le rôle de la poutre de liaison 6. Elle permet en effet de maintenir l'alignement des deux axes longitudinaux 34 et 35 d'articulation entre parties inférieures et parties supérieures des deux têtes d'articulation, quelles que soient les différences de longueur entre les deux suspentes, ces différences ayant pour effet d'écarter les deux bogies l'un de l'autre. Elle matérialise ainsi l'axe de roulis précédemment défini. L'allongement de la poutre sans perturber l'alignement des axes 34 et 35 est obtenu en la constituant de deux demi-poutres 36 et 37 qui portent chacune une tige cylindrique 38 ou 39 qui coulisse à l'intérieur d'un palier porté par l'autre demi-poutre, les axes de ces tiges et paliers étant parallèles aux axes 34 et 35. Les figures 14 à 18, qui représentent selon différentes vues un 15 bogie et la tête de suspente associée, permettent de comprendre: - la relation entre le train de roulement et la voie; - les détails de la motricité du véhicule; - l'articulation de la tête de suspente sur le bogie. La figure 16 montre en coupe la voie, constituée de deux rails- poutres 40 en forme de rectangle dont un côté est ouvert. Ces deux rails, dont les ouvertures se font vis-àvis, sont reliés par des entretoises 41. Les figures 14 et 15, respectivement en plan et en vue longitudinale, montrent que chaque bogie comporte quatre roues porteuses et motrices 42, qui peuvent être équipées de pneumatiques et qui roulent sur la face horizontale intérieure basse des rails 40. II comporte également quatre roues de guidage 43 qui roulent sur la face intérieure verticale des mêmes rails. Il comporte enfin deux roues dentées motrices 44 qui s'engrènent, dans les parties de ligne à forte pente, sur une crémaillère fixe 45 portée par la partie horizontale haute des mêmes rails. La figure 17 montre en vue longitudinale, roues motrices 42 et 44 enlevées, le mécanisme d'entraînement de ces roues. Les deux roues motrices 42 et la roue motrice 44 situées d'un même côté du bogie sont entraînées en synchronisme par un même moteur de traction 46, au moyen d'une chaîne de traction 47, de deux roues dentées 48 portées par l'arbre des roues 42, et d'une roue dentée 49 portée par l'arbre de la roue 44. Ce mécanisme d'entraînement peut également être remplacé par un train d'engrenage reliant les arbres du moteur et des trois roues motrices. Le véhicule est alimenté en énergie électrique, notamment pour la traction, par deux pantographes 50 frottant sur deux rails d'alimentation 51 portés par les entretoises 41. La figure 18 montre les articulations entre bogies et suspentes correspondantes. Chaque partie inférieure 15 de tête d'articulation s'articule, autour de l'axe de roulis 34 ou 35 précédemment défini, sur la partie supérieure correspondante 52 en forme d'étrier. Cet étrier est lui même articulé, autour d'un axe transversal 53, sur un pivot central 54. Ce pivot tourne sur le chassis du bogie autour d'un axe vertical 55. Cette double articulation permet: - pour l'axe transversal 53, l'inscription du train de roulement dans les changements de pente, chaque bogie pouvant avoir une orientation différente dans le plan vertical; pour l'axe vertical 55, l'inscription du train de roulement dans les virages, chaque bogie pouvant avoir une orientation différente dans le plan horizontal. Le fonctionnement d'ensemble du véhicule est régi par les calculateurs de pilotage automatique qui assurent les fonctions suivantes: 25 - commande d'avancement du véhicule sur la ligne; - commande des longueurs de suspente; - commande des séquences de fonctionnement du véhicule, notamment ouverture et fermeture des portes en station; - commande des servitudes: climatisation, éclairage, etc... et des 30 annonces aux passagers; - fonctions de sécurité. 2864508 8 La figure 19 illustre l'organigramme de l'élaboration des commandes d'avancement du véhicule: - la position longitudinale du véhicule sur la ligne est calculée par intégration de la vitesse longitudinale mesurée, à partir de la détection de 5 passage sur des repères de la ligne; - d'après un programme préenregistré, le pilote automatique élabore la vitesse que doit avoir le véhicule en cette position; - cette vitesse est comparée à la vitesse réelle mesurée en cet instant et l'écart est appliqué après amplification de puissance aux moteurs de 10 traction; - un terme d'amortissement peut être additionné à ce signal de commande en fonction de l'accélération longitudinale mesurée; - le signal d'écart de vitesse peut également être utilisé pour commander le freinage si cet écart est négatif et trop important en valeur 15 absolue. La figure 20 illustre l'organigramme de l'élaboration des commandes de longueur des suspentes: - d'après un programme préenregistré, le pilote automatique élabore l'inclinaison longitudinale, relativement à la voie, que doit avoir la cabine 20 du véhicule dans la position précédemment calculée; - selon le signe de cette pente, un signal de commande d'allongement est envoyé soit vers la suspente avant, soit vers la suspente arrière; - à ce signal est superposé, après détection de son signe, un signal proportionnel à l'accélération longitudinale mesurée, afin de réduire voire annuler l'effet ressenti par les passagers de ce type d'accélération; - cette addition génère un ordre d'allongement, qui peut être corrigé par un terme d'amortissement proportionnel à la vitesse angulaire de tangage (c'est-à-dire autour d'un axe transversal) mesurée; lorsque l'arrêt en station au dessus de l'enclos de protection a été détecté, le pilote automatique élabore une commande d'allongement maximal, 2864508 9 qui est envoyé simultanément vers les deux suspentes; - l'un ou l'autre de ces deux ordres d'allongement est utilisé pour calculer pour chaque suspente un signal de longueur commandée, qui est comparé à la longueur réelle mesurée; l'écart est appliqué, après amplification de puissance, aux deux vérins de la suspente concernée; - la panne ou le blocage d'un de ces deux vérins entraîne sa neutralisation, par exemple par mise en communication des deux chambres si le vérin est hydraulique. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour suspendre une cabine (1) pour passagers à une voie aérienne, qui comprend un bogie (9) apte à rouler le long de la voie, une suspente (4) de longueur verticale variable articulée sur le bogie et par laquelle la cabine est suspendue au bogie et des moyens de commande pour faire varier en service la longueur verticale de la suspente, caractérisé en ce qu'il comprend un autre bogie (9) apte à rouler le long de la voie à distance dudit bogie et une autre suspente (5) de longueur verticale variable articulée sur l'autre bogie et par laquelle la cabine est suspendue à l'autre bogie, en sorte que la cabine soit suspendue à la voie à l'avant et à l'arrière de la cabine et en ce que lesdits moyens de commande sont conçus pour faire varier en service, identiquement ou différentiellement, selon un programme, les longueurs verticales des deux suspentes. 2 - Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ledit programme est conçu pour que la cabine (1) reste sensiblement horizontale lorsqu'elle se déplace à vitesse horizontale constante ou nulle, et ceci quelle que soit la pente longitudinale de la voie. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2 dans lequel ledit programme est conçu pour que la cabine (1) s'incline vers l'avant ou vers l'arrière selon qu'elle est en phase d'accélération ou de décélération, de façon à compenser les effets du changement de la vitesse sur les occupants de la cabine. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel chaque suspente (4; 5) est articulée à son bogie (9; 9) par une tête possédant un axe d'articulation longitudinal (34, 35) entre sa partie inférieure (15; 15) liée à la suspente et sa partie supérieure (52; 52) liée au bogie, et en ce que les parties inférieures des deux suspentes sont reliées rigidement par une liaison longitudinale (6) de longueur variable qui permet d'aligner leurs deux axes d'articulation longitudinaux (34; 35) selon un même axe dit de roulis; 5 - Dispositif selon la revendication 4 dans laquel ladite liaison est constituée par deux demi-poutres (36; 37) qui coulissent l'une par rapport à l'autre parallèlement audit axe de roulis pour faire varier la longueur de la liaison. 6 - Dispositif selon la revendication 4 ou 5 dans lequel chaque partie inférieure de tête (15) est articulée à la suspente correspondante autour d'un axe de pivotement transversal (16). 7 - Dispositif selon la revendication 6 dans lequel chaque partie supérieure de tête (52) est articulée au bogie correspondant autour d'un axe de pivotement transversal (53) et autour d'un axe de pivotement vertical (55). 8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel chaque suspente est constituée par un double pantographe (10, 11, 12, 13) dont les deux pieds (12, 13) sont articulés à deux chariots respectifs (20, 21) roulant sur deux rails longitudinaux (25, 26) fixés à la cabine (1), des moyens étant prévus pour commander l'écartement des chariots de façon à faire varier la longueur verticale de la suspente. 9 - Dispositif selon la revendication 8 dans lequel lesdits moyens sont des 15 vérins (29, 30). - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel chaque bogie comprend des roues motrices (42, 44) entraînées par un ou plusieurs moteurs (46) portés par le bogie. 11 - Dispositif selon la revendication 10 et dans lequel certaines (44) des roues motrices sont dentées et engrènent sur une crémaillère fixe (45) portée par la voie dans les portions à forte pente de la ligne. 12 - Dispositif selon la revendication 11 dans lequel le ou les moteurs sont alimentés électriquement par des frotteurs (50) glissant sur des conducteurs électriques (51) courant le long de la voie. 13 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12 et qui comprend un ordinateur, ou plusieurs ordinateurs redondants, programmé(s) pour commander la variation de longueur des suspentes et le déplacement des bogies.