Brevet FR3012121A1 — publié le 20150424

La présente invention se rapporte à un véhicule, par exemple un ascenseur, un train, un funiculaire ou analogue. On connaît en particulier dans l'art antérieur un 5 ascenseur qui comporte un dispositif formant limiteur de vitesse, qui constitue un composant de sécurité de l'ascenseur qui, au-delà d'une certaine vitesse de consigne déterminée à l'avance, entraîne la mise en oeuvre d'un dispositif de blocage ou freinage de la cabine, par 10 exemple la prise d'un parachute. Dans l'art antérieur, il est déjà connu des dispositifs formant limiteur de vitesse commandés par un système mécanique, et notamment entraînés par un câble. Ces dispositifs de limitation de vitesse sont de 15 structure complexe et on aimerait avoir à disposition un système plus simple et dans le même temps plus fiable. Suivant l'invention, un véhicule, notamment un ascenseur, comportant une cabine destinée à recevoir des passagers et un dispositif formant limiteur de vitesse destiné, 20 lorsque la vitesse du véhicule dépasse une vitesse de consigne déterminée à l'avance, à entraîner des moyens de freinage et/ou blocage du véhicule, par exemple la libération d'un parachute, est caractérisé en ce que le limiteur de vitesse est de type électronique et comporte 25 un automate de sécurité. En prévoyant ainsi un limiteur de vitesse de type électronique comportant un automate de sécurité, on est en mesure suivant l'invention de déclencher la libération du parachute en un temps très court, ce qui est particulièrement adapté dans le cas d'ascenseur ayant une cabine de grande capacité et évoluant à une vitesse nominale élevée, par exemple sur un ascenseur de la Tour Eiffel. Par exemple, dans le cas d'un ascenseur de la Tour Eiffel, avec les systèmes mécaniques de l'art antérieur qui comportent des limiteurs de vitesse constitués de dispositifs mécaniques centrifuges avec des masselottes en équilibre, l'inertie du système nécessite en moyenne entre 60 et 100 ms comme temps de réaction et la vitesse de déclenchement théorique du limiteur de vitesse ne coïncide pas avec la vitesse de libération du parachute. Dans le cas d'une chute libre, il convient de réduire au maximum le temps de réaction du système afin de libérer le parachute à une vitesse la plus faible possible, compatible avec son dimensionnement. Dans le cas d'un ascenseur de la Tour Eiffel par exemple, dont la charge totale est supérieure à 20 T et dont la vitesse nominale est de 2 m/s, il convient de déclencher le limiteur de vitesse entre 2,3 et 2,6 m/s. Avec un limiteur de vitesse mécanique traditionnel, la cabine atteint une vitesse supérieure à 3,2 m/s au moment de la libération du parachute. Un parachute dimensionné pour arrêter une cabine de ce genre à une telle vitesse présente un encombrement et une masse incompatible avec l'installation existante ou nécessiterait une remise en cause de la structure existante. Suivant l'invention, on est en mesure, grâce au fait de prévoir un limiteur de vitesse électronique comportant un automate de sécurité, de limiter la vitesse de libération du parachute à 2,6 m/s au maximum et d'obtenir un temps de réponse du limiteur de vitesse qui ne dépasse pas les 20 à 30 ms. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif formant limiteur de vitesse comporte au moins un codeur analogique pour mesurer la vitesse. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le 5 dispositif de freinage ou blocage est un parachute maintenu au repos par des ventouses ou des électroaimants reliés électriquement au limiteur de vitesse. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, l'automate de sécurité comporte un double processeur qui 10 assure les fonctions de surveillance de la vitesse, de gestion des entrées-sorties du limiteur et de gestion de l'alimentation des ventouses. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le parachute est situé sous le châssis du véhicule et 15 comporte au moins une griffe mobile prenant appui sur une crémaillère pour bloquer le véhicule, assumant la fonction de prise du parachute ; il est prévu de préférence une glissière garantissant le transfert rectiligne des forces et il est prévu de préférence un 20 amortisseur hydraulique assumant la fonction d'amortissement du parachute et donc le respect des valeurs de décélération maximales admissibles. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le parachute comporte deux unités et deux crémaillères 25 respectives et les barres d'une des deux crémaillères est décalée d'un demi-pas par rapport au pas de l'autre crémaillère. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le parachute comporte un système hydraulique comportant deux 30 vérins amortisseurs qui assurent la répartition des efforts lors de la prise des deux griffes. A titre d'exemple, on décrit maintenant un mode de réalisation préféré de l'invention en se reportant aux dessins, dans lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'un ascenseur de la Tour Eiffel ; la figure 2 est une vue en perspective du parachute du dispositif représenté à la figure 1 ; la figure 3 est une vue en perspective à plus grande échelle d'une des deux unités du parachute ; la figure 4 est une vue schématique d'une partie du parachute des figures 2 et 3 ; la figure 5 est un schéma électrique du limiteur de vitesse du dispositif des figures 1 à 4 ; la figure 6 est la suite du schéma électrique de la figure 5 ; la figure 7 est la suite du schéma électrique des figures 5 et 6 ; la figure 8 est un schéma décrivant l'architecture du système suivant l'invention ; et la figure 9 est un schéma synoptique de l'automate de sécurité du dispositif. A la figure 1, il est représenté un ascenseur d'un dispositif suivant l'invention. L'ascenseur est constitué de trois cabines, une cabine 1 25 passager supérieure, une cabine 2 passager inférieure et une cabine 3 de pilotage, dans laquelle est disposée le limiteur 4 de vitesse. Les cabines se déplacent sur des rails sur lesquels elles sont posées par l'intermédiaire d'un châssis sur roues. A la figure 8, il est représenté un schéma décrivant l'architecture d'un dispositif suivant l'invention. Les roues amont gauche et droite du châssis sont représentées. Le limiteur de vitesse comporte deux codeurs, respectivement gauche et droite, destinés à mesurer la vitesse respectivement de la roue gauche et de la roue droite. Ces codeurs sont reliés par l'intermédiaire de shunts à 500 0 à un automate de sécurité. L'automate de sécurité est relié à des ventouses, respectivement gauche et droite, du parachute qui sont elles-mêmes reliées à des griffes mobiles, respectivement gauche et droite. Les codeurs analogiques sont reliés aux roues amont de la cabine. L'automate de sécurité avec double processeur assure les fonctions de contrôle de la vitesse, de gestion des entrées et sorties du limiteur et de gestion de l'alimentation des ventouses. Les shunts résistifs 500 0, également appelés adaptateurs de dérivation, assurent la conversion des signaux 4-20 mA des codeurs en tension 2-10 V exploitable par l'automate de sécurité. Ces shunts se présentent sous la forme de modules directement enfichables en lieu et place des borniers de l'automate. Des relais classiques disponibles dans le commerce assurent le transfert des informations du limiteur de vitesse vers le dispositif de commande de l'ascenseur. La logique de communication des relais peut être à fermeture (relais N.0.). Ainsi, en cas de défaillance ou de coupure 30 de l'alimentation de l'automate, les relais passent à "0". Des commutateurs à clefs numérotées sont utilisés pour assurer les fonctions de test statique et de reset ou initialisation. Un bouton poussoir classique du commerce est utilisé pour assurer la fonction de réarmement. Afin de garantir l'indépendance et l'autonomie du système limiteur de vitesse, celui-ci dispose de son propre système d'alimentation 24 V. Deux batteries de secours de 12 V en série assurent l'alimentation du limiteur de vitesse et donc indirectement des ventouses de préhension du parachute pendant environ huit heures en cas de perte de l'alimentation générale. Le système d'alimentation est également équipé de deux relais de contrôle de défaut d'isolement, ce système repose sur une masse flottante située entre les deux relais. Le limiteur de vitesse est conçu pour un ascenseur évoluant à une vitesse nominale d'environ 2 m/s, correspondant à 235 tr/min. Le mécanisme d'activation du parachute est piloté par des électroaimants et la vitesse de déclenchement des parachutes est comprise entre 2,4 m/s (282 tr/min) et 2,625 m/s (308 tr/min). Outre, les deux codeurs, l'automate de sécurité et les shunts résistifs, les quatre relais, les deux commutateurs à clefs, le bouton poussoir, le module redondant de deux diodes de roue libre et le convertisseur de niveau - séparateur de potentiel, le limiteur de vitesse électronique comporte également les interfaces suivantes en vue d'un câblage : - 4 sorties de relais TOR (Tout Ou Rien) - contacts à fermeture (N.O.) intitulées : o DO1 : "seuil 1.7 atteint" ; o DO2 et DO5 : "autorisation démarrage" ; o DO3 : "non survitesse" ; - 1 sortie de sécurité D08 "ventouses" pour l'alimentation et la coupure d'un circuit inductif ; - 2x2 entrées TOR numériques disponibles pour le test dynamique : o D13 et D19 : "test dynamique" ; O D14 et D110 : "mode test" ; - 1 signal de sortie incrémental provenant d'un des codeurs. Les codeurs sont reliés mécaniquement aux roues amont du 10 véhicule en respectant les données suivantes : - diamètre des roues : 0,650 m ; - ratio d'engrenage entre roues et codeurs : 1:4 ; - relation vitesse véhicule / vitesse de rotation codeur : 15 4 x 60 = x Vv =-- 117.5298 x Vv - 0.650 x 11 avec Vv = vitesse véhicule en m/s Oc = vitesse de rotation codeur en tr/min Les sorties de relais D02 et D05 "autorisation de 20 démarrage" sont reliées indépendamment à un même automate de sécurité du contrôle commande capable d'en analyser le signal à tout moment en accord avec le mode défaut. La sortie de relais DO1 "seuil 1.7 atteint" est reliée à un automate de sécurité du contrôle commande capable d'en 25 analyser le signal à tout moment. La sortie de relais D03 "non survitesse" est une sortie d'information qui peut être reliée à n'importe quel automate du contrôle commande. Le limiteur de vitesse est autonome. Son utilisation en 30 mode exploitation ne nécessite donc aucune intervention extérieure autre que les interventions de test, de maintenance préventive ou de réparation indiquées plus bas. Mise sous tension / Autocontrôles A la mise sous tension ou après actionnement du "Reset", l'automate de sécurité contrôle : - son alimentation -+ la diode "24 V cc" s'allume verte lorsque tout va bien ; - la présence d'un programme -* la diode "Run" s'allume verte lorsque tout va bien ; L'appareil est prêt à être utilisé après réarmement du limiteur de vitesse, puis contrôle de la bonne initialisation des sorties de l'automate de sécurité et des relais associés comme suit : - DOl : désactivée O - DO2 : activée - - DO3 : activée - - DO5 : activée - - DO8 : activée - Mode exploitation - contrôle de la vitesse Détection de seuil intermédiaire En cas de vitesse supérieure ou égale à 1,7 m/s (200 tr/min), le système active la sortie DO1 'seuil 1,7 atteint'. La sortie est désactivée sinon. Détection de survitesse En cas de survitesse (vitesse supérieure ou égale au seuil de détection de survitesse) : - le système désactive la sortie de sécurité DO8 "Ventouses", ce qui coupe l'alimentation des électroaimants et libère le parachute ; - le système passe en 'mode défaut' et informe de son changement d'état via les sorties D02 et D05 "Autorisation démarrage" ; - la sortie de relais D03 "non survitesse" passe à "0" (puis repasse à "1" automatiquement dès que le véhicule ralentit). Nota : La réactivation de la sortie de sécurité D08 `Ventouses' nécessite un réarmement. Test statique Ce test permet de tester le bon fonctionnement de la sortie de sécurité D08 ainsi que le fonctionnement mécanique du parachute. Il ne peut être réalisé qu'à l'arrêt. Le test est réalisé par l'activation du commutateur à 15 clef "Test Statique". A l'issue du test, la sortie D08 "Ventouses" est désactivée et le système passe en "mode défaut". Test dynamique Ce test permet de déclencher le parachute (à distance) à 20 une vitesse de 1.7 m/s (200 tr/min) : inférieure à la vitesse nominale de l'ascenseur et inférieure au seuil de détection de survitesse. La réalisation du test dynamique est pilotée par le contrôle commande ; elle nécessite trois actions 25 simultanées : - L'activation des 2 entrées "Mode test dynamique" (DI4 et DI10) via une commande manuelle et volontaire au niveau du système de contrôle commande. 30 - L'activation des 2 entrées "Test dynamique" (DI3 et DI9) via une commande manuelle et volontaire au niveau du système de contrôle commande. - Le déplacement du véhicule à une vitesse supérieure ou égale au "seuil de test dynamique" : 1.7 m/s. Chaque entrée est doublée ; le limiteur de vitesse 5 contrôle la redondance de chacune des entrées et indique un défaut le cas échéant. Les entrées "Mode test" et "Test dynamique" devront impérativement être désélectionnées avant tout nouvel essai (c'est-à-dire que le limiteur ignorera deux tests 10 consécutifs sans réinitialisation du "Mode test" ou du "Test dynamique"). A l'issue du test, la sortie DO8 "Ventouses" est désactivée et le système passe en "mode défaut". Information sur son état 15 Lorsque le limiteur de vitesse présente un défaut (voir "mode défaut") ou après une détection de survitesse (Désactivation de DO8 "Ventouses") : le système désactive les sorties DO2 et DO5 "Autorisation de démarrage". En cas de détection de survitesse ou de défaut liée à une 20 incohérence de mesure entre les deux codeurs, il faudra procéder au réarmement du limiteur de vitesse pour faire disparaître la notification de défaut. Pour les autres défauts, les sorties DO2 et DO5 "Autorisation de démarrage" sont réactivées 25 automatiquement à la disparition du défaut. Réarmement A la suite d'une détection de survitesse, le bouton poussoir "Réarmement" permet de réinitialiser la sortie de sécurité DO8 et ainsi de réalimenter les 30 électroaimants de maintien du parachute. L'actionnement de ce bouton ne se substitue pas à la manoeuvre de réarmement mécanique du parachute. Ce bouton permet également d'acquitter un défaut lié à une incohérence de mesure entre les 2 codeurs. Reset Lorsqu'il est placé sur "0", le commutateur à clef 'Reset' provoque une coupure de l'alimentation de l'automate et une désactivation de l'ensemble des sorties du limiteur de vitesse. Par cette action, le parachute est également libéré et le système passe en "mode défaut" Cette manoeuvre n'est autorisée qu'à l'arrêt. La remise sur "1" du commutateur réinitialise le système. La clef est libérée en position "1" et piégée en position Gestion des interfaces - Autorisation de mise en mouvement de l'ascenseur La conception du Contrôle Commande de l'ascenseur prend en compte les éléments suivants : Mode défaut Le mode défaut se caractérise par la désactivation d'au moins une des sorties DO2 ou DO5 "Autorisation 20 démarrage". Le contrôle commande de l'ascenseur contrôle les valeurs de ces sorties dans un automate de sécurité et empêche le démarrage de l'ascenseur dès lors que le système passe en mode défaut. Si le défaut intervient pendant que 25 l'ascenseur est en mouvement, celui-ci peut poursuivre son trajet jusqu'au prochain étage mais n'est pas autorisé à repartir. L'apparition du "mode défaut" doit être enregistrée par le contrôle commande et nécessite un acquittement par une personne autorisée. 30 L'acquittement au niveau du contrôle commande doit intervenir après analyse et résolution de la défaillance et après un éventuel réarmement du limiteur de vitesse (en cas d'incohérence entre les 2 codeurs). Si la cause ne peut être déterminée ou si le défaut persiste, contacter le constructeur. Une coupure d'alimentation du limiteur de vitesse peut être prise pour un passage en mode défaut au niveau du 5 contrôle commande (à cause de la désactivation de toutes les sorties du limiteur). Consolidation de la valeur de vitesse Le contrôle commande de l'ascenseur contrôle la valeur de la sortie DO1 "seuil 1.7 atteint" dans un automate de 10 sécurité et la compare à ses propres informations de vitesse, issues de moyens de mesure différents du limiteur de vitesse. Si les 2 informations sont incohérentes pendant plus de 10 secondes, le contrôle commande doit autoriser la fin du trajet jusqu'au 15 prochain étage et empêcher tout nouveau départ de l'ascenseur tant que le défaut n'aura pas été acquitté par une personne autorisée. On a ainsi réalisé un limiteur de vitesse électronique qui présente un temps de réaction extrêmement court de 20 l'ordre de 20 ms, alors qu'un système mécanique classique par action centrifuge aurait nécessité en moyenne entre 60 et 100 ms de temps de réaction. Ce type de système est donc particulièrement adapté dans le cas d'un système se déplaçant verticalement, par exemple un ascenseur qui 25 peut entrer en chute libre. En effet, avec ce limiteur de vitesse électronique, l'organe de freinage est libéré quasi instantanément avant que le système n'atteigne une vitesse trop élevée (sous l'effet de l'apesanteur). Le dimensionnement du parachute ou organe de freinage peut 30 alors rester raisonnable. Le limiteur de vitesse électronique utilise un automate de sécurité. Le parachute est constitué de deux unités identiques situées sous le châssis du véhicule, comme représenté à la figure 2. Chaque unité S est constituée d'une boîte d'activation 5 incluant la ventouse ou l'électroaimant relié électriquement au limiteur de vitesse, une griffe mobile qui prend appui sur la crémaillère du rail pour bloquer le véhicule assumant ainsi la fonction de prise de parachute, une glissière qui garantit le transfert 10 rectiligne des forces et un amortisseur hydraulique assumant la fonction d'amortissement du parachute et donc le respect des valeurs de décélération maximales admissibles. Comme représenté à la figure 4, pour éviter qu'en cas de 15 libération du parachute, une griffe mobile rebondisse sur le nez d'une dent de crémaillère et ne se fixe que dans la dent suivante, les unités ont été décalées d'un demi-pas de crémaillère, comme représenté à la figure 4. Ainsi, le rebond simultané des deux griffes est rendu 20 impossible et il y aura au moins une griffe qui s'engagera correctement. Un système hydraulique assure la commande de la charge pendant la phase transitoire, lorsque seule une griffe est engagée. En outre, lors de la prise des deux griffes, le système 25 hydraulique assure la répartition des efforts. Le parachute est équipé de capteurs qui transmettent des informations au système de contrôle de commande et/ou agissent directement sur les électroaimants. Les deux électroaimants sont connectés en série et 30 alimentés via le limiteur de vitesse, conformément au schéma représenté aux figures 5 à 7. En mode d'exploitation, le parachute peut être libéré dans les trois situations suivantes : Détection de survitesse En cas de détection de survitesse par le limiteur de vitesse, l'alimentation électrique des deux ventouses magnétiques est coupée, libérant ainsi les griffes mobiles du parachute. Mou de nappe Le véhicule est maintenu de chaque côté par trois câbles. Chaque câble est équipé de deux capteurs électriques C5 et C9 qui en contrôlent la tension. En cas de mou de câble détecté sur deux des trois câbles de la même nappe, c'est-à-dire sur le même côté de l'ascenseur (capteurs C9), le circuit d'alimentation des deux ventouses magnétiques est ouvert, libérant ainsi les griffes mobiles du parachute. Défaut mécanique sur le parachute En cas de défaut sur le parachute conduisant à la libération d'une unique griffe mobile sans détection de survitesse, ni mou de nappe, le capteur C4 de la griffe libérée va changer d'état et ouvrir le circuit d'alimentation des deux ventouses magnétiques, libérant ainsi l'ensemble du parachute. REVENDICATIONS1. Véhicule, notamment un ascenseur, comportant une cabine destinée à recevoir des passagers et un dispositif formant limiteur de vitesse destiné, lorsque la vitesse du véhicule dépasse une vitesse de consigne déterminée à l'avance, à entraîner des moyens de freinage et/ou blocage du véhicule, par exemple la libération d'un parachute, caractérisé en ce que le limiteur de vitesse est de type électronique et comporte un automate de sécurité. 2. Véhicule suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif formant limiteur de vitesse comporte au moins un codeur analogique pour mesurer la vitesse. 3. Véhicule suivant l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que son déplacement se fait sur une trajectoire comportant une composante verticale, notamment une trajectoire sensiblement verticale, de sorte que le véhicule est susceptible d'entrer en chute libre. 4. Véhicule suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de freinage ou blocage est un parachute maintenu au repos par des ventouses ou des électroaimants reliés électriquement au limiteur de vitesse. 5. Véhicule suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'automate de sécurité comporte un double processeur qui assure les fonctions de surveillance de la vitesse, de gestion des entrées-sorties du limiteur et de gestion de l'alimentation des ventouses 6. Véhicule suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le parachute est situé sous le châssis du véhicule et comporte une griffe mobile prenant appui sur une crémaillère du rail pour bloquer le véhicule, assumant la fonction de prise du parachute ; il est prévu de préférence une glissière garantissant le transfert rectiligne des forces et il est prévu de préférence un amortisseur hydraulique assumant la fonction d'amortissement du parachute et donc le respect des valeurs de décélération maximales admissibles. 7. Véhicule suivant l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le parachute comporte deux unités et deux crémaillères respectives et les barres d'une des deux crémaillères est décalée d'un demi-pas par rapport au pas de l'autre crémaillère. 8. Véhicule suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le parachute comporte un système hydraulique comportant deux vérins amortisseurs qui assurent la répartition des efforts lors de la prise des deux griffes.