Brevet FR2894888A1 — publié le 20070622

L'invention concerne un dispositif d'alimentation en energie electrique par le sol d'un vehicule terrestre mobile pouvant se deplacer sur une piste de roulement. Pour des raisons d'ordre esthetique ('alimentation electrique d'un tramway par catenaire ne convient pas toujours pour la traversee de certaines zones de centre ville comme par exemple une place historique ou un carrefour traversable par des convois exceptionnels. Des systemes embarques peuvent titre utilises comme le volant d'inertie ou les batteries, mais ces systemes sont encombrants et leur autonomie reste limitee, ce qui est un inconvenient lorsque la distance des zones a traverser atteint quelques centaines de metres. Resolvant ces difficultes, it est classique d'utiliser des alimentations electriques par le sol a la tension de 750 volts. Toutefois, afin de proteger des pietons contre ('electrocution, it est necessaire d'activer exclusivement ('alimentation au niveau de troncons de voie places directement sous le vehicule lors de son passage, ce qui implique de pouvoir disposer d'une serie d'alimentations commutables selon une chaIne de propagation. II en resu'lte une grande complexite de mise en oeuvre du systeme tant du point de vue de la fiabilite securitaire que de la disponibilite operationnelle du systeme. Le probleme objectif pose par une alimentation au sol est donc la complexite des moyens de commutations electriques d'alimentation necessaires pour garantir la securite des pietons, qui induisent des coats importants. Le but de ('invention est donc de fournir un dispositif d'alimentation electrique par le sol plus simple. A cet effet, ('invention a pour objet un dispositif d'alimentation en energie electrique par le sol d'un tramway pouvant se deplacer sur une voie de roulement comprenant : -un rail de captage, situe au sol, electriquement accessible par le vehicule Tors de son deplacement, - un conducteur de reference electrique servant de masse, electriquement accessible par le vehicule lors de son deplacement, - une source d'alimentation electrique en tension raccordee electriquement entre le rail de captage et le conducteur de reference, caracterise en ce que la source d'alimentation est agencee pour etablir une tension continue entre le rail de captage et le conducteur de reference electrique inferieure a 120 volts continu. Suivant des modes particuliers de realisation, le dispositif 5 d'alimentation comporte une ou plusieurs des caracteristiques suivantes : - la source d'alimentation en tension est de type flottante, - Ia source d'alimentation est apte a fournir une intensite de courant dont la valeur est comprise entre 1000 A et 3000 A, - le rail de captage est constamment alimente et depourvu de moyens de 10 commutation permettant la mise sous tension ou ('isolation de troncons du rail de captage en fonction de la position de tramway sur la voie, - le rail de captage presente une section transversale dont la valeur est comprise entre 10 cm2 et 50 cm2, et - le dispositif comprend un capot de protection, electriquement isolant, 15 recouvrant partiellemerit une surface du rail de captage et perce d'une fente longitudinale permettant le passage et le glissement d'un frotteur selon une direction longitudinale. L'invention a egalement pour objet un systeme de transport terrestre comprenant : 20 - une voie de roulement, - un dispositif d'alimentation tel que defini ci-dessus, et - au moins un vehicule terrestre mobile pouvant se deplacer sur la voie de roulement, comprenant un frotteur permettant d'assurer le couplage electrique entre le rail de captage et le vehicule mobile suivant une surface de contact 25 mobile. Suivant des modes particuliers de realisation, le systeme de transport comporte rune ou plusieurs des caracteristiques suivantes : - la surface de contact du frotteur sur le rail de captage est comprise entre 10 cm2 et 50 cm2, 30 - le rail de captage comprend une zone active de couplage electrique, tournee du meme cote que la surface d'appui du vehicule sur la voie de roulement, - le rail de captage comprend une zone active de couplage electrique, tournee du cote oppose a la surface d'appui du vehicule sur la voie de roulement, et - le dispositif d'alimentation comprend au moins une gouttiere destinee au drainage et a ('evacuation d'objets et le rail de captage est dispose de fawn a etre en elevation par rapport a la ou chaque gouttiere. L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description qui va suivre, donnee uniquement a titre d'exemple et faite en se refer-ant aux dessins annexes, sur lesquels : -Ia Figure 1 est une vue de cote simplifiee d'un systeme de transport de type tramway comprenant un dispositif d'alimentation au sol selon ('invention ; - Ia Figure 2 est une vue en perspective de la voirie coupee selon la ligne II-II de la Figure 1, dans laquelle est illustree une premiere forme de realisation du dispositif d'alimentation au sol ; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la Figure 1 d'un systeme de transport comprenant la premiere forme de realisation du dispositif d'alimentation au sol ; et - la Figure 4 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la Figure 1 d'une deuxieme forme cle realisation du dispositif d'alimentation au sol. Une portion de ligne de transport par tramway est representee schematiquement dans la Figure 1. Trois troncons de ligne sont ici representes : un premier troncon Tl dit aerien dans lequel ('alimentation electrique du tramway est effectue par un fil catenaire, un deuxieme troncon T2 intermediaire dans lequel ('alimentation electrique est effectuee par un rail de captage au sol, un troisieme troncon aerien T3. Une ligne de transport par tramway comprend un ensemble de vehicules mobiles 2 ou de rames automotrices constituant des tramways et une infrastructure de sol ou voirie de transport 4. Ici, un seul vehicule 2 est represents. Le vehicule 2 comprend une caisse 6 de transport des voyageurs supportee par un ensemble de roues 8 et une chalne de traction '10 pour I'entrainement des roues motrices 8. Le vehicule 2 comporte deux dispositifs distincts d'alimentation de la chaine de traction 10, a savoir des pantographes 12 propres a alimenter en energie electrique les chaines de traction 10 depuis un fil catenaire 14, et un frotteur 16 propre a alimenter en energie electrique la chaine de traction 10 depuis un dispositif d'alimentation au sol 18. Les pantographes 12 et le frotteur 16 sont raccordes a la chaine de traction 10 au travers de moyens de commutation 20 de selection de la provenance de ('energie electrique, a savoir le fil cater-mire 14 ou le dispositif d'alimentation au sol 18. La voirie de transport 4 comprend une vole de roulement 22, ici deux rails metalliques portant les roues 8 et assurant le guidage de leur pivotement, le dispositif d'alimentation au sol 18. Ce dernier comporte un rail de captage 24 electriquement conducteur, ici metallique, recouvert par un capot de protection 26 isolant, et une ou plusieurs sources d'alimentation 28 alimentant en meme temps le rail de captage. II s'agit d'une source en tension continue, branchee entre un point I de la piste de roulement 22 et un point J du rail de captage 24. En tout point de la longueur du rail de roulement 22 et du rail de captage 24, le dispositif d'alimentation au sol 18 est apte a fournir a la chaine de traction 10 un courant compatible avec les performances necessaires en contre ville entre 1000 et 3000 amperes sous une tension continue inferieure a 120 volts et permettant une vitesse de circulation jusqu'a 30 km/h. Le rail de captage 24 est prolonge de maniere discontinue en chacune de ses extremites par un rail d'aide au changement du mode d'alimentation 30, de la forme d'une rampe, permettant ('entree du frotteur 16 a I'interieur de la caisse 6 en sortie SRT du troncon d'alimentation par le sol T2, ainsi que de guidage du frotteur 16 en entree ENT du trongon T2 pour I'amener au niveau du rail de captage 24. Afin d'assurer le changement de mode entre I'alimentation aerienne et I'alimentation par le sol une fenetre 32 est menagee dans le capot de protection 26 au-dessus de chacune des rampes 30, electriquement isolantes. Elie permet 1'acces du frotteur 16, en entree ENT et en sortie SRT du troncon T2, entre le capot de protection 26 et le rail de captage 24. Les details transversaux par rapport a la figure 1 de la voirie de transport 4 apparaisserit clairement sur la figure 2. Ainsi, le capot de protection 26, de la forme d'une plaque etendue en longueur, est perce d'une fente longitudinale etroite 34 permettant la seule circulation du frotteur 16 le long du rail de captage 24 et le glissement d'un frotteur 16 selon une direction longitudinale. Dans une premiere forme de realisation, le rail de captage 24, de la forme d'un long barreau est dispose sur une partie centrale de fond 36. II forme un creneau delimitant de part et d'autre deux gouttieres 38. Le fond 36 est orients dans le meme sens que la surface de roulement 40 de la piste de roulement 22. L'interface de liaison electrique entre le vehicule mobile 2 et le dispositif d'alimentation au sol 18 apparait sur la figure 3. Le frotteur 16 du vehicule 2, faisant partie de !'interface electrique, cornprend d'un seul tenant un patin 44 et une tige 50. Le patin 44 presente la forme d'une plaque dont une face 46 est destinee a etre en contact avec une zone active 48 du rail de captage 24. La zone active 48 est orientee dans le meme sens que la surface de roulement 40 de la voie de roulement 22. La tige 50 s'etend perpendiculairement au patin 44. La tige 50 sert a la fois de liaison mecanique et electrique du patin 16 sur le reste du vehicule 2 et peut glisser le long de la fente 34 du capot de protection 26. Un dispositif de maintien appartenant au vehicule et non represents ici permet d'assurer le contact entre la surface de contact 46 du patin 44 et la zone active 48 du rail de captage 24. Afin d'assurer une circulation de courant d'une intensite suffisante, la section transversale 51 du rail de captage d'une part, et la surface de contact 46 du frotteur 16 sur le rail de captage 24 d'autre part, est comprise entre 10 cm2 et 50 cm2. Selon une deuxieme forme de realisation du dispositif d'alimentation 18 dans la figure 4, le rail de captage 24 est ports par le bras 52 d'une poutre 54 disposee sur le fond 36 d'une gouttiere 38 ayant la forme dune simple vallee. Dans cette configuration, la zone active 48 de couplage electrique du rail de captage 24 est tournee du cote oppose a la surface d'appui 40 de la piste de roulement 22, sur le vehicule. Dans cette configuration, une forme adaptee de la tige 50 du frotteur 16 permet a Ia tige de contourner une partie du bras porteur 52 de la poutre 54. Elie permet aussi le depassement par le patin 44 d'une face 58 caractsrisant I'epaisseur du rail de captage. Elie permet enfin le centrage de la surface de contact 46 du patin 44 avec la zone active 48 du rail de captage 24, et le rapprochement de la surface de contact 46 et de la zone active 48. Un dispositif de maintien non represents ici permet d'assurer un contact permanent du patin 44 sur le rail de captage 24, le sens de I'action exercee par le dispositif sur le patin 44 stant orients dans le meme sens que la normale a la surface de roulement 40. En fonctionnement, la source d'alimentation 28 etablit en permanence une tension continue a 110 volts nominal par exemple, entre le rail de captage 24 et le rail de roulement 22, comme par exemple entre les joints E et F. Tout piston peut circuler paisiblement au-dessus du rail de captage 24 aliments constammeni:, sans courir de risque d'electrocution meme en introduisant un objet metallique dans la fente, la valeur de la tension continue inferieure a 120 volts rie presentant pas de danger car classee en tits basse tension. Ainsi, aucune commutation d'alimentation nest requise pour certains trongons de la voie en fonction de la position du vehicule et le dispositif d'alimentation au sol 18 dans sa simplicite offre une grande disponibilite et fiabilite. De plus, la protection supplementaire conferee pour le capot de protection 26 isolant ainsi que les zones isolantes 42 renforce la securite des pistons, le risque d'un contact accidentel avec le rail de captage 24 etant diminue. En fonctionnement, le rail de captage 24 etant sous tension, le vehicule 2 quittant le troncon de ligne catenaire T1 entre dans le troncon d'alimentation par le sol T2. Dans le meme temps, le commutateur electrique 20 a deconnecte ('alimentation en energie en provenance des pantographes 12 et a connects electriquement le frotteur 16 a la chaine de traction 10. Le frotteur 16 guide par la rampe du rail d'aide a la commutation 30 et mis en position dans le puit 32, accede transversalement au plan de la figure 1 au dispositif d'alimentation par le sol 18. A ('entree ENT du troncon T2, la tige 50 du frotteur 16 coulisse longitudinalement dans la fente 34 du capot de protection 26 et entraine le patin 44 dont la surface de contact 46 est tournee vers la zone active 48 du rail de captage 24. Le dispositif de maintien non represents actionne le frotteur 16 vers la zone active de couplage 48 electrique du rail de captage 24 et maintient en contact la surface de contact 46 du frotteur 16 et la zone active 48 de captage sous une pression predeterminee. La chaine de traction 10 du vehicule 2 est ainsi alimentee par le sot. En variante, la ligne de transport est une ligne a trolleys comprenant des vehicules sur pneus et un dispositif d'alimentation en energie electrique par le sol comportant deux conducteurs electriques run etant le rail de captage et I'autre un fil electrique ou rail de reference electrique servant de ligne de retour du courant. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation en energie electrique par le sol d'un tramway (2) pouvant se deplacer sur une voie de roulement (22) comprenant : - un rail de captage (24), situe au sol, electriquement accessible par le vehicule (2) tors de son deplacement, - un conducteur de reference electrique (22) servant de masse, electriquement accessible par le vehicule (2) Tors de son deplacement, - une source d'alimentation electrique en tension (28) raccordee electriquement entre le rail de captage (24) et le conducteur de reference (22), caracterise en ce que la source d'alimentation (28) est agencee pour etablir une tension continue entre le rail de captage (24) et le conducteur de reference electrique (22) inferieure a 120 volts continu. 2. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1, caracterise en ce que Ia source d'alimentation (28) en tension est de type flottante. 3. Dispositif d'alimentation selon la revendication 1 a 2, caracterise en ce que la source d'alimentation (28) est apte a fournir une intensite de courant dont Ia valeur est comprise entre 1000 A et 3000 A. 4. Dispositif d'alimentation selon rune des revendications 1 a 3, caracterise en ce que le rail de captage (24) est constamment alimente et depourvu de moyens de commutation permettant la mise sous tension ou ('isolation de troncons du rail de captage en fonction de la position de tramway sur la voie (22). 5. Dispositif d'alimentation selon ('une des revendications 1 a 4, caracterise en ce que le rail de captage (24) presente une section transversale (51) dont la valeur est comprise entre 10 cm2 et 50 cm2. 6. Dispositif d'alimentation selon la revendication 5, caracterise en ce qu'il comprend un capot de protection (26), electriquement isolant, recouvrant partiellement une surface du rail de captage (24) et perce d'une fente longitudinale (34) permettant le passage et le glissement d'un frotteur (16) selon une direction longitudinale. 7. Systeme de transport terrestre comprenant : - une voie de roulement (22), - un dispositif d alimentation (18) selon ('une quelconque des revendications 1 a 6, et - au moins un vehicule terrestre mobile (2) pouvant se deplacer sur la voie de roulement (22), comprenant un frotteur (16) permettant d'assurer le couplage electrique entre le rail de captage (24) et le vehicule mobile (2) suivant une surface de contact mobile (46). 8. Systeme de transport terrestre selon la revendication 7, caracterise en ce que la surface de contact (46) du frotteur (16) sur le rail de captage (24) est comprise entre 10 cm2 et 50 cm2. 9. Systeme de transport terrestre selon rune des revendications 7 et 8, caracterise en ce que le rail de captage (24) comprend une zone active de couplage electrique (48), tournee du meme cote que la surface d'appui (40) du vehicule (2) sur la voie de roulement (22). 10. Systeme de transport terrestre selon rune des revendications 7 et 8, caracterise en ce que le rail de captage (24) comprend une zone active de couplage electrique (48), tournee du cote oppose a Ia surface d'appui (40) du vehicule (2) sur la voie de roulement (22). 11. Systeme de transport terrestre selon rune quelconque des revendications 7 a 10 caracterise en ce que le dispositif d'alimentation (18) comprend au moins urge gouttiere (38) destinee au drainage et a ('evacuation d'objets et en ce que le rail de captage (24) est dispose de fawn a titre en elevation par rapport a la ou chaque gouttiere (38).