Brevet FR2952863A1 — publié le 20110527

La présente invention se rapporte à une structure de captage d'énergie électrique motrice et auxiliaire pour un véhicule de transport. Elle se rapporte plus particulièrement à une structure supérieure de captage, dite de toit, portée par un véhicule terrestre de transport, par exemple un véhicule urbain de transport en commun. Cette structure de captage coopère avec des bras de distribution de l'énergie électrique montés chacun sur un poteau ou autre support, ces poteaux ou supports étant placés le long de la voie de circulation du véhicule. lo Pour que la prise de contact mécanique et électrique et le contact électrique glissant d'un patin frotteur d'alimentation sur une structure linéaire de captage s'effectue correctement, plusieurs conditions doivent être réunies. Il faut d'abord que le contact mécanique se réalise en 15 douceur et progressivement. Il faut ensuite que le contact électrique s'établisse correctement et se poursuive tout au long de la structure de captage. Pour ce faire, des moyens mécaniques sont à prévoir afin de réaliser et de maintenir un contact mécanique quasi parfait entre les deux 20 surfaces opposées. La qualité de ce contact réclame une géométrie précise et des moyens de rattrapage de toute déviation et irrégularité durant la phase de contact c'est-à-dire d'alimentation électrique. La présente invention a pour but d'établir et de maintenir un contact de qualité entre un patin d'alimentation en énergie électrique et 25 une structure de captage portée par un véhicule terrestre par exemple un véhicule de transport en commun par exemple, formé de plusieurs modules articulés entre eux. A cet effet, la structure de captage est montée suspendue élastiquement et pneumatiquement sur le véhicule et ceci 30 préférentiellement sur son toit. Une application en latéral et celle sous le véhicule sont également à inclure dans la présente invention. La structure de captage d'énergie électrique selon l'invention peut ainsi être fixée au toit, à une paroi latérale ou à la paroi inférieure ou châssis du véhicule. L'invention fournit une structure de captage d'énergie 35 électrique motrice et auxiliaire pour un véhicule terrestre, notamment un véhicule urbain de transport en commun articulé ou non, passant à proximité d'une pièce d'alimentation électrique du type frotteur montée sur un support fixe le long de la voie de circulation de ce véhicule et se répétant le long de cette voie pour l'alimentation en énergie électrique motrice et auxiliaire de ce véhicule. Selon l'invention, cette structure de captage comprend un rail conducteur dont l'une des faces est une surface de glissement pour le frotteur d'alimentation électrique. Cette structure de captage est montée sur des supports isolants fixés sur le véhicule par l'intermédiaire de points de suspension comportant chacun un moyen de suspension élastique et un moyen de suspension commandable par exemple active pneumatique ou hydraulique ou autre. Plus particulièrement, dans le cas de véhicules articulés, la structure de captage électriquement conductrice et rigide, peut être formée de tronçons successifs de rails conducteurs. Ces tronçons sont montés suspendus élastiquement sur le toit de chaque module d'un véhicule de transport articulé, les tronçons de rail étant reliés entre eux, au niveau des unités d'articulation du véhicule, par une liaison conductrice souple formée d'un empilement transversal de lames pouvant glisser individuellement ou par groupes les uns sur les autres longitudinalement et par flexion pour absorber les mouvements de roulis, de tangage et de lacet des modules. Le ou les tronçon(s) d'extrémité forme(nt) chacun un bec ou une rampe permettant au frotteur de contacter progressivement le rail. II existe deux becs ou rampes dans le cas de véhicules bidirectionnels. Dans le cas de véhicules mono-caisse ou formés de caisses successives la structure de captage n'est composée que d'un ou de plusieurs tronçons de rail. Des nombreux avantages apportés par l'invention certains sont mentionnés ci-après : un contact électrique et mécanique dans des conditions idéales lors de l'alimentation électrique, une adaptation permanente aux secousses, vibrations et diverses perturbations possibles dues au roulage, un faible niveau de bruit et un filtrage acoustique, une facilité de mise en oeuvre, . une adaptation automatique aux courbes de la voie, une modularité permettant de s'adapter à la longueur ou à la composition du véhicule, une souplesse pour absorber les variations de hauteurs, une simplicité d'installation sur des véhicules déjà opérationnels. 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 la figure 1 est une vue de profil d'un véhicule terrestre formé de plusieurs modules articulés entre eux et comportant une structure de captage de toit selon l'invention en position basse ; la figure 2 est une vue de profil d'un véhicule terrestre formé de i0 plusieurs modules articulés entre eux et comportant une structure de captage de toit selon l'invention en position haute ; la figure 3 est une vue en perspective de la liaison inter-modules d'une structure de captage selon l'invention ; les figures 4 et 5 sont des vues agrandies des détails IV et V 15 encerclés respectivement sur les figures 1 et 2 ; la figure 6 est une vue schématique en plan de la liaison inter-modules de la figure 3 ; les figures 7 et 8 sont des vues schématiques illustrant la déformation de la liaison inter-modules respectivement dans les 20 courbes et dans les passages en creux. La structure de captage d'énergie électrique motrice et auxiliaire s'applique plus particulièrement, mais non exclusivement, à un véhicule urbain et routier de transport en commun. Il s'agit notamment de véhicules du type de celui représenté sur les figures 1 et 2, c'est-à-dire un 25 véhicule de transport en commun formant une rame 1 constituée d'une suite de plusieurs modules, dont au moins un module avant 2 et un module arrière 3, ainsi qu'éventuellement un ou plusieurs module(s) intermédiaire(s) tel(s) que 4 ou de véhicules non articulés ou formés d'une succession de caisses. Ils comportent de préférence, tous des portes 3o d'accès telles que 5 et des fenêtres telles que 6, ainsi qu'une cabine de conduite 7 pour les modules d'extrémité avant et arrière 2 et 3. Les modules sont reliés de façon articulée les uns à la suite des autres par des unités d'articulation 8 portées chacune par un essieu guidé ou non. Le véhicule de transport de personnes ou rame 1 comporte 35 une structure supérieure de captage 9 d'énergie électrique motrice et auxiliaire, montée de préférence mais non exclusivement sur son toit 10 par l'intermédiaire de supports isolants tels que 11. Dans le mode de réalisation préférentiel représenté, on peut distinguer des supports d'extrémité 12 légèrement en oblique et des supports intermédiaires 13 droits. Les supports isolants 11 sont uniquement présents sur les modules 2, 3, 4 et non pas sur les unités d'articulation 8. Ils sont placés de préférence à chacune des extrémités de chaque module 2, 3 et 4. La structure de captage 9 est formée d'une succession de tronçons de rails conducteurs tels que 14 présentant une surface supérieure 15, sensiblement plane et lisse, apte à servir de surface de glissement à un patin ou un frotteur d'alimentation électrique 16, porté par un support fixe 17, poteau ou autre, disposé en grand nombre le long de la voie de circulation et espacés les uns des autres selon les nécessités de l'alimentation électrique. II existe de nombreux types de supports 17 pouvant être utilisés avec la structure de captage 9 selon l'invention. Il s'agit par exemple, de poteaux, de montants, de panneaux de signalisation, de la face inférieure ou latérale d'un pont ou d'un tunnel, de la façade d'un bâtiment ou d'un abri pour les voyageurs, ou de toute autre structure fixe se trouvant à proximité de la voie de circulation du véhicule. Ces supports 17 portent chacun un ou plusieurs frotteur(s) 16 fixe(s) qui entre(nt) en contact électrique glissant avec la surface supérieure 15 de la structure de captage 9 se déplaçant par rapport au frotteur 16 du fait de l'avance du véhicule. Pour alimenter le véhicule ou la rame 1 pendant son trajet, une multitude de supports 17 doivent être prévus tout au long de la voie de circulation du véhicule ou dans des zones localisées. L'espacement entre ces supports est fonction des nécessités d'alimentation en énergie électrice motrice et auxiliaire. Cet espacement peut être choisi de façon qu'il y ait toujours un frotteur 16 en contact avec la structure de captage 9 quelle que soit la position du véhicule 1 sur sa voie de circulation. Les tronçons de rail 14 sont reliés électriquement aux bornes d'alimentation du véhicule 1 par un ou plusieurs conducteurs souples d'alimentation tels que 18, présents aux extrémités de la structure de captage 9 ou de préférence pour une plus grande sécurité, au niveau de chaque module 2, 3, 4 afin de pouvoir continuer à assurer une alimentation électrique au véhicule même en cas d'interruption de la continuité électrique de la structure de captage 9. Les tronçons de rails 14 sont interrompus au niveau de chaque unité d'articulation 8 pour être remplacés par une liaison conductrice souple c'est-à-dire déformable telle que 19 dont un exemple constructif est représenté sur la figure 3. Dans un autre mode de réalisation, la liaison peut être réalisée par une structure articulée et coulissante pour absorber les mouvements des caisses. Dans un autre mode également, on peut interrompre les tronçons au niveau des articulations, le tronçon suivant pouvant soit recouvrir latéralement le tronçon précédent soit être encore interrompu surtout si le véhicule est doté d'une réserve tampon. La liaison conductrice souple 19 relie les tronçons de rail 14 entre eux au niveau de chaque unité d'articulation 8. Cette liaison conductrice est suffisamment élastique pour pouvoir assurer la continuité de l'alimentation électrique, tout en s'adaptant aux différents mouvements relatifs des modules successifs du véhicule ou de la rame 1. A cet effet, le chant supérieur 20 de chaque liaison conductrice 19 constitue pour le frotteur d'alimentation électrique 16 la continuation de la piste de glissement formée par la surface supérieure 15 des tronçons de rail 14. Les liaisons conductrices souples 19 élastiques inter- modules ont pour but d'absorber tous les mouvements possibles de roulis, de tangage et de lacet liés au roulage et à la topologie de la voie de circulation, ainsi que les mouvements de rapprochement et d'éloignement relatifs des modules successifs du véhicule liés à l'accélération, à la décélération ou au freinage du véhicule et d'une manière générale à la dynamique du véhicule. Comme on peut le voir sur les figures 3 et 6 à 8, la liaison conductrice souple 19 comprend deux parties, respectivement 21 et 22, articulée entre elles et fixées chacune à l'extrémité de l'un des tronçons de rail 14 en regard qu'elle relie. La liaison conductrice souple 19 est formée d'une pluralité de lames ou de groupes de lames longitudinales en empilement transversal venant s'imbriquer les uns ou les unes dans les autres. Il existe au minimum, une lame centrale ou un groupe central 23 de lames, porté par l'une des parties de la liaison 19. La partie 22 ou le groupe central 23 de lames sur l'exemple représenté, vient se faire recouvrir sur chacun de ses flancs et sur une partie de sa longueur par deux lames latérales ou deux groupes latéraux de lames 24 et 25 juxtaposés et portés par la deuxième partie, ici la partie 21 de la liaison 19 qui présente une conformation en fourche 26. L'ensemble est maintenu articulé par boulonnage et une ouverture longitudinale 27 sert de glissière pour permettre un débattement longitudinal destiné à absorber les faibles variations de longueur et de distance dues aux mouvements de tangage et de lacet, ainsi que les rapprochements et les éloignements relatifs des modules successifs du véhicule. Selon le mode de réalisation représenté, l'extrémité de la fourche 26 est montée pivotante par un axe transversal 28 dans 1^ l'ouverture longitudinale 27 lui servant de glissière alors que l'extrémité de la lame centrale ou le paquet central 23 de lames est articulé à pivotement en extrémité autour d'un axe transversal 29 par exemple par un boulon. Ceci apporte une latitude de mouvement permettant d'absorber les différents mouvements dynamiques de deux modules 15 successifs entre eux notamment ceux liés au tangage et au lacet. Par ailleurs, les lames étant flexibles, elles permettent également d'absorber les débattements de roulis par déformation de torsion. Les tronçons de rails 14 sont montés sur les supports 20 isolants d'extrémité 12 ou intermédiaires 13 au moyen d'une double suspension. La première suspension est du type à effet élastique. Il s'agit d'une pièce métallique 30 de suspension en lame selon différentes conformations par exemple en forme d'épingle ou d'agrafe, qui comprend une aile inférieure 31 et une aile supérieure 32 jointives et provenant par 25 exemple d'une plaque ou d'une bande métallique pliée pour former une pièce 30 de profil en U couché. L'aile inférieure 31 est fixée au support isolant 11 correspondant et l'aile supérieure 32 à l'extrémité du tronçon de rail 14. A cette même extrémité du tronçon de rail 14, se trouve fixé 3o par un de ses flancs un élément de suspension commandable par exemple active pneumatique ou hydraulique ou autre 33 par exemple un boudin gonflable ou un bout de tuyau gonflable également fixé par son flanc opposé sur l'extrémité du support isolant 11 correspondant. L'élément 33 de suspension active pneumatique ou hydraulique ou autre 35 peut être tout moyen de suspension active pneumatique ou hydraulique ou autre ou composant active pneumatique ou hydraulique ou autre par exemple un soufflet. II forme une liaison élastique entre les extrémités des deux ailes 31 et 32 de la pièce métallique de suspension 30 en forme d'agrafe, constituant ainsi un point de suspension 34. Il existe un point de suspension 34 à chacune des extrémités de chaque tronçon de rail 14. On a constitué ainsi une suspension composite à double effet, l'un élastique par la pièce métallique 30 de suspension en forme d'agrafe dont l'élasticité assure une faible raideur en torsion permettant à la structure de captage de se conformer au bras d'alimentation et l'autre pneumatique ou hydraulique et plus généralement une suspension active 10 c'est-à-dire commandable, par l'élément 33 de suspension pneumatique ou hydraulique qui permet d'amortir les secousses, les chocs et les vibrations et de bénéficier d'un filtrage acoustique efficace. Grâce à la liaison active commandable, on peut abaisser la structure de captage pour la mettre en position de sécurité, c'est-à-dire 15 hors tension. La suspension active pneumatique ou hydraulique ou autre procure l'avantage de disposer d'un moyen actif permettant de passer d'une position basse à une position haute pour la structure de captage 9 et de la maintenir dans l'une ou l'autre de ces positions. 20 De plus, cette suspension ne présentant qu'une faible raideur en torsion, apporte une adaptation automatique en présentation de la surface 15 de glissement pour un contact complet sur toute la surface. La structure de captage d'énergie électrique selon l'invention 25 présente au moins à l'une de ses extrémités une partie incurvée en pente à surface lisse et transversalement plane formant une rampe inclinée d'engagement 35 en continuité avec l'extrémité de chaque tronçon de rail d'extrémité. Cette rampe inclinée d'engagement 35 sert de surface de prise de contact pour le patin ou le frotteur d'alimentation électrique le 30 long duquel se déplace la structure de captage. Elle peut servir aussi dans sa première partie de surface d'entraînement à un capot de protection du frotteur d'alimentation électrique qui le découvrirait par un pivotement d'escamotage. La forme de cette rampe inclinée d'engagement 35 peut varier. Elle a pour fonction générale de découvrir le frotteur ou le patin et 35 de réaliser la prise de contact mécanique et électrique la moins brusque possible et de l'amener progressivement et en douceur sur la surface de glissement 15 de la structure de captage. Cette rampe inclinée d'engagement 35 est supportée par un support spécial d'extrémité comportant une suspension renforcée à deux agrafes métalliques et à élément active pneumatique ou hydraulique ou autre gonflable pour mieux amortir le choc de la prise de contact. Il existe une rampe inclinée d'engagement 35 à l'avant et à l'arrière de la structure de captage. On peut bien entendu, envisager de réaliser d'une autre façon la rampe inclinée d'engagement 35, par exemple sous la forme d'une rampe inclinée séparée de l'extrémité du tronçon de rail et la adjacente à celle-ci. Une variante à deux rampes parallèles est également possible, celles-ci ne réalisant que le mouvement d'escamotage de la pièce de protection du frotteur. Les figures 7 et 8 représentent pour la première, la déformation de la liaison souple articulée dans une courbe par exemple 15 par virage à gauche et pour la deuxième, un passage en creux. Sur la figure 7 on remarque la déformation des lames par incurvation et le léger glissement au niveau de la fourche. Sur la figure 8 l'axe transversal en boulon s'est déplacé dans l'ouverture longitudinale 27 alors que l'autre axe transversal 29 reste fixe. 20 Ceci permet d'absorber le faible mouvement de rapprochement dû au passage en creux. REVENDICATIONS1. Structure de captage d'énergie électrique motrice et auxiliaire pour un véhicule terrestre notamment un véhicule urbain de transport en commun, articulé ou non, formé d'un ou de plusieurs modules passant à proximité d'une pièce d'alimentation électrique du type frotteur montée sur un support fixe le long de la voie de circulation de ce véhicule et se répétant le long de cette voie pour l'alimentation en énergie électrique motrice et auxiliaire de ce véhicule, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un rail conducteur (14) dont la partie supérieure présente une surface pour le glissement d'un frotteur d'alimentation électrique, en ce qu'elle est montée sur des supports isolants (11) fixés sur le véhicule par l'intermédiaire de points de suspension (34) et en ce qu'elle comporte au moins à l'une de ses extrémités une rampe d'engagement avec le frotteur ou son support. 2. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication précédente 1 caractérisée en ce que le rail conducteur présente plusieurs tronçons conducteurs (14). 3. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication précédente caractérisée en ce que deux rails conducteurs (14) successifs sont séparés par un vide. 4. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication 1 caractérisé en ce que deux rails conducteurs successifs sont reliés entre eux par une liaison déformable (19). 5. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication 1 caractérisé en ce que les points de suspension (34) comportent au moins un moyen de suspension commandable. 6. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication 1 ou 5 caractérisée en ce que les points de suspension (34) comportent un ou des moyen(s) de suspension filtrant les chocs et les bruits de prise de contact et les bruits de frottement. 7. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication 1 ou 5 ou 6 caractérisé en ce que les points de suspension (34) comportent au moins un moyen de suspension élastique et un moyen de suspension active pneumatique ou hydraulique ou autre (33) relié chacun à un support isolant (11) 8. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication 7 caractérisée en ce que le moyen de suspension élastique comprend une lame souple fixée au support isolant (11) et portant le rail conducteur (14). 9. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication 8 caractérisée en ce que la lame métallique souple est une agrafe métallique (30) comportant une aile supérieure (31) fixée au rail conducteur (14) et une aile inférieure (32) fixée au support isolant (11). 10. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication 9 caractérisée en ce que l'agrafe métallique (30) présente un profil en U couché. 11. Structure de captage d'énergie électrique selon l'une quelconque la revendication 7 caractérisée en ce que le moyen de suspension active pneumatique ou hydraulique ou autre (33) est un élément gonflable qui relie le rail conducteur (14) au support isolant (11). 12. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication 11 caractérisée en ce que l'élément gonflable de la suspension active pneumatique ou hydraulique ou autre (33) est un boudin, un bout de tuyau gonflable ou un soufflet pneumatique ou hydraulique ou autre. 13. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication 4 caractérisée en ce que la liaison déformable (19) est une liaison conductrice articulée. 14. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication 4 caractérisée en ce que la liaison déformable (19) est une liaison conductrice souple. 15. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication précédente caractérisée en ce que la liaison conductrice souple (19) est constituée d'une pluralité de lames. 16. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication précédente caractérisée en ce que les lames forment plusieurs groupes longitudinaux de lames empilées transversalement. 17. Structure de captage d'énergie électrique selon les revendications 16 caractérisée en ce que les lames ou les groupes de lames s'imbriquent les uns ou les unes dans les autres. 18. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication 16 caractérisée en ce que deux lames ou deux groupes latéraux (24) et (25) de lames forment une fourche (26) recevant entreelles ou entre eux une lame centrale ou un groupe central (23) de lames dont l'extrémité est montée à pivotement par un axe transversal (29) entre ces deux groupes parallèles pour constituer la continuation de la liaison souple (19). 19. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication précédente caractérisée en ce que l'extrémité de la fourche (26) est montée pivotante par un axe transversal (28) dans une ouverture longitudinale (27) lui servant de glissière. 20. Structure de captage d'énergie électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle est fixée au toit, à une paroi latérale ou à la paroi inférieure du véhicule. 21. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication 1 caractérisée en ce que la rampe d'engagement (35) est une prolongation inclinée du ou des rails conducteurs (14). 22. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication 1 ou 21 caractérisée en ce qu'une rampe d'engagement (35) est présente à chacune des extrémités de la structure de captage. 23. Structure de captage d'énergie électrique selon la revendication 1 ou 21 ou 22 caractérisée en ce que la rampe d'engagement (35) est présente à chacune des extrémités du ou des éléments rectilignes conducteurs (14) de la structure de captage. 24. Structure de captage d'énergie électrique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 21 ou 22 ou 23 caractérisée en ce que la rampe d'engagement (35) est double.25