Brevet FR3032167A1 — publié le 20160805

« Procédé et système de caractérisation du contact rail-roue entre un véhicule ferroviaire et une voie ferrée, et véhicule équipé d'un tel système » La présente invention concerne un système de caractérisation du contact rail-roue entre un véhicule ferroviaire et une voie ferrée. Elle concerne également un procédé de caractérisation mis en oeuvre dans un tel système et un véhicule ferroviaire équipé d'un tel système. Le domaine de l'invention est le domaine ferroviaire et plus particulièrement le domaine de la caractérisation du contact entre un véhicule circulant sur une voie ferrée et les rails constituant la voie ferrée. Etat de la technique La plupart des voies ferrées sont équipées de systèmes de détection de véhicules circulant sur ces voies. Ces systèmes de détection permettent de localiser un véhicule sur une voie ferrée en vue d'organiser le trafic sur la voie ferrée et d'assister le véhicule tout au long d'un trajet. Il existe actuellement deux types de systèmes de détection. Un premier type de système réalise une détection de façon ponctuelle par comptage d'essieux. Un deuxième type de système, appelé « circuit de voie », réalise une détection continue. Le circuit de voie permet de détecter la présence d'un véhicule ferroviaire en détectant le court-circuit, réalisé entre les deux files d'une voie ferrée, par les essieux conducteurs des véhicules ferroviaires. En vue de fiabiliser la fonction sécuritaire, et de s'assurer de la bonne détection des trains sur des zones de voie ferrée équipées d'un circuit de voie, un système appelé « boucle inductive » a été mis au point. La boucle inductive comprend, embarquée au sein d'un véhicule ferroviaire, une source d'alimentation, en courant alternatif, d'un circuit ou d'une boucle, dit primaire, également embarqué(e) sous le véhicule ferroviaire. Le courant alternatif parcourant le circuit primaire induit un courant dans un circuit, dit secondaire, formé par deux essieux conducteurs du véhicule ferroviaire et la portion de chacune des deux files de rail se trouvant entre lesdits essieux conducteurs. -2 - Cependant, le système de boucle inductive actuellement connu fournit des possibilités de contrôle très limitées en ce qui concerne le court-circuit réalisé par le ou les essieux du véhicule ferroviaire et ne permet pas de détecter un dysfonctionnement d'un court-circuit, ce qui représente une faille sécuritaire dans le fonctionnement du circuit de voie. De plus, les systèmes de boucle inductive actuellement connus ne permettent pas de détecter un tel court-circuit. Un but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé et un système de caractérisation du contact rail-roue entre un véhicule et une voie ferrée permettant une plus grande sécurité dans la détection des véhicules ferroviaires. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé et un système de caractérisation du contact rail-roue entre un véhicule et une voie ferrée permettant une meilleure caractérisation du court-circuit réalisé au niveau dudit véhicule. Exposé de l'invention L'invention permet d'atteindre au moins l'un de ces buts par un système de caractérisation du contact rail-roue entre un véhicule ferroviaire et une voie ferrée, prévu pour être embarqué au sein dudit véhicule, ledit système comprenant : - un circuit électrique, dit primaire, pour induire un signal électrique dans un circuit électrique, dit secondaire, formé en partie par ladite voie ferrée des roues dudit véhicule ferroviaire ; - au moins une source d'alimentation pour alimenter ledit circuit primaire par un courant alternatif ; caractérisé en ce que ledit système comprend en outre au moins un moyen de mesure d'un signal électrique induit dans ledit circuit secondaire. Ainsi, l'invention propose un système de caractérisation du contact rail-roue entre un véhicule ferroviaire et une voie ferrée comprenant un moyen de mesure embarqué configuré pour mesurer le signal électrique -3 induit dans le circuit secondaire formé généralement par deux essieux conducteurs du véhicule ferroviaire et la portion de chacune des deux files de rail se trouvant entre lesdits essieux conducteurs. Par conséquent, l'invention permet de contrôler le fonctionnement du circuit secondaire impliqué dans la réalisation du court-circuit permettant la détection du véhicule ferroviaire et de caractériser la qualité du court-circuit réalisé, en particulier par les essieux faisant partie de ce circuit secondaire. Pour ces raisons, le système de caractérisation selon l'invention propose une plus grande sécurité dans la détection des véhicules ferroviaires et une meilleure caractérisation du court-circuit utilisé pour la détection du véhicule ferroviaire. Généralement, mais de manière nullement limitative, le circuit secondaire est formé par deux essieux conducteurs du véhicule ferroviaire et la portion de chacune des deux files de rail se trouvant entre lesdits essieux conducteurs. Les deux essieux peuvent être des essieux adjacents ou non. Selon une caractéristique particulièrement avantageuse, le système selon l'invention peut comprendre un moyen d'ajustement de l'intensité du 20 courant alternatif alimentant le circuit primaire en fonction du signal électrique induit mesuré dans le circuit secondaire. Une telle caractéristique permet d'ajuster la puissance du signal d'alimentation dans le temps et dans l'espace permettant ainsi d'une part de s'assurer du bon fonctionnement du court-circuit et d'autre part de réaliser 25 des économies d'énergie en évitant une suralimentation. Avantageusement, l'ajustement peut en outre être réalisé en fonction d'une ou plusieurs valeurs seuil relative(s) à une ou plusieurs grandeurs électriques induites dans le circuit secondaire. Par exemple, la puissance du 30 signal d'alimentation peut être ajustée de sorte que le courant induit dans le circuit secondaire soit compris entre deux valeurs seuil prédéterminées. -4 - Suivant un exemple de réalisation non limitatif, le moyen de mesure peut comprendre un moyen de mesure du courant induit dans le circuit secondaire. La mesure du courant induit dans le circuit secondaire permet de détecter une coupure ou une discontinuité dans ce circuit secondaire, alors qu'une mesure de la tension induite ne le permettrait pas. Alternativement, ou en plus, le moyen de mesure peut comprendre un moyen de mesure d'une fréquence d'un signal électrique présent/circulant dans le circuit secondaire. Par exemple, le moyen de mesure peut comprendre un capteur équipant ou disposé au niveau d'un essieu du véhicule ferroviaire. Par ailleurs, le système selon l'invention peut en outre comprendre un moyen de localisation, ou de géolocalisation, du véhicule ferroviaire. Ainsi, il est possible de mémoriser des grandeurs valeurs relatives au court-circuit réalisé par le véhicule ferroviaire en association avec une localisation par rapport à la voie ferrée. Une telle caractéristique permet de localiser des dysfonctionnements au niveau de la voie ferrée, par exemple au niveau d'une des files de rail, ou du circuit de voie et d'intervenir de manière efficace. Le système selon l'invention peut en outre comprendre un moyen de détection d'une absence de court-circuit. Une telle détection peut être déduite directement en fonction de la valeur du signal induit mesuré, par exemple lorsque la valeur du courant mesuré est nulle. Une telle détection peut également être déduite par comparaison de la valeur du signal induit mesuré à au moins une valeur prédéterminée, par exemple lorsque la valeur du courant mesurée est inférieure ou égale à un seuil prédéterminé. -5 Avantageusement, le système selon l'invention peut en outre comprendre un moyen de transmission de données vers un équipement non embarqué, en particulier de manière sans fil. Un tel équipement peut être un équipement disposé en périphérique de la voie ferrée ou un équipement se trouvant sur un site distant de la voie ferrée. Les données transmises peuvent comprendre des données relatives aux grandeurs électriques mesurées, des données de géolocalisation et/ou des données d'alerte signalant une anomalie, telle que par exemple une absence de court-circuit. Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé un véhicule ferroviaire équipé d'au moins un système selon l'invention. Un tel véhicule peut être un train, un tramway, un tram-train, etc. Selon encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de caractérisation du contact rail-roue entre un véhicule ferroviaire et une voie ferrée, ledit procédé comprenant une induction, par un circuit électrique, dit primaire, d'un signal électrique dans un circuit électrique, dit secondaire, formé en partie par ladite voie ferrée et des roues dudit véhicule ferroviaire, caractérisé en ce que ledit procédé comprend en outre une mesure embarquée d'un signal électrique induit dans ledit circuit secondaire. Le procédé selon l'invention peut en outre comprendre un ajustement de la puissance d'un signal électrique alternatif alimentant le circuit primaire en fonction du signal électrique induit mesuré. Selon d'autres caractéristiques avantageuses, le procédé selon l'invention peut comprendre : - une analyse des grandeurs mesurées, par exemple par comparaison à au moins une valeur seuil prédéterminée en vue de caractériser un court-circuit, et/ou de détecter une anomalie ; - une transmission de données vers un équipement distant, et/ou -6 - - une détection de la localisation du véhicule ferroviaire. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels les FIGURES la et lb sont une représentation schématique du fonctionnement d'un circuit de voie ; la FIGURE 2 est une représentation schématique d'une boucle inductive mise en oeuvre par un système selon l'invention ; la FIGURE 3 est une représentation schématique d'un exemple d'un système selon l'invention ; et la FIGURE 4 est une représentation schématique d'un exemple d'un procédé selon l'invention. Il est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à de l'état de la technique antérieur. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie est uniquement suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur. Sur les figures les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence. Les FIGURES la et lb donnent une représentation schématique du fonctionnement d'un circuit de voie. Sur les FIGURES la et lb, le circuit de voie 102 équipe une voie ferrée 104 comprenant deux files de rail 106 et 108. Dans l'exemple représenté sur les FIGURES la et lb, le circuit de voie 102 est formée par : -7 - - les deux files de rail 106 et 108, - un générateur 110 connecté à chacune des files de rails 106 et 108 au niveau d'une première extrémité d'une portion donnée 112 de la voie ferrée 104, et - un équipement 114 de détection d'un véhicule ferroviaire sur ladite portion de voie ferrée, connecté à chacune des files de rails 106 et 108 au niveau de l'autre extrémité de la voie ferrée 104. Un tel équipement de détection 112 d'un véhicule ferroviaire, peut être par exemple un relais ou un feu tricolore. Sur la FIGURE la il n'y a aucun véhicule ferroviaire sur la portion 112 de voie ferrée 104 équipée par le circuit de voie 102. L'équipement de détection 114 est donc alimenté par le générateur 110 et ne détecte aucun véhicule. Sur la FIGURE lb, un véhicule ferroviaire 116 se trouve sur la portion 112 de la voie ferrée 104 équipée par le circuit de voie 102. Au moins un des essieux conducteurs 1181-1184 du véhicule ferroviaire 116 forme alors un court-circuit entre les files de rail 106 et 108. La tension reçue par équipement de détection 114 diminue, ce qui est synonyme de présence d'un véhicule ferroviaire sur la portion 112 de voie ferrée 104 équipée par le circuit de voie102. Le fonctionnement qui vient d'être décrit en référence aux FIGURES la et lb montre clairement que l'efficacité de détection d'un véhicule ferroviaire par un circuit-de voie dépend de la qualité du court-circuit réalisé par un ou des essieux du véhicule ferroviaire. En vue de fiabiliser la fonction sécuritaire, et de s'assurer de la bonne détection des trains sur des zones de voie ferrée équipées d'un circuit de voie, un système embarqué appelé « boucle inductive » a été mis au point. La FIGURE 2 est une représentation schématique du fonctionnement d'un système de boucle inductive. -8 - La boucle inductive 200 représentée sur le FIGURE 2 comprend un circuit primaire 202 alimenté en courant alternatif par un générateur 204. La boucle inductive comprend un deuxième circuit 206, dit circuit secondaire, formé par : - deux essieux conducteurs 1181 et 1182 d'un véhicule ferroviaire, - la portion de chaque file de rail 106 et 108 se trouvant entre ces deux essieux 1181 et 1182, et - les quatre roues 2081-2084 au contact des files de rail 106 et 108 et se trouvant entre lesdites files de rail 106 et 108 et les essieux conducteurs 1181 et 1182. Le courant alternatif circulant dans le circuit primaire 202 induit un courant alternatif induit dans le circuit secondaire 206. La FIGURE 3 est une représentation schématique d'un exemple d'un système selon l'invention. Le système selon l'invention 300 représenté sur la FIGURE 3 comprend tous les éléments décrits en référence à la FIGURE 2, à savoir le circuit primaire 202 et le circuit secondaire 206. Le système 300 comprend en outre un capteur de courant 302 disposé autour de l'essieu conducteur 1182 faisant partie du circuit secondaire 206. Ce capteur de courant 302 mesure le courant induit par le circuit primaire 202 dans le circuit secondaire 206. Le capteur de courant 302 peut être n'importe quel capteur de courant, par exemple un capteur de courant à effet Hall ou un ampèremètre. Le système 300 comprend en outre un module d'analyse 304. Ce module d'analyse 304 reçoit la valeur du courant induit mesuré par le capteur de courant 302 pour caractériser le court-circuit réalisé, en particulier pour : - détecter la présence ou l'absence de courant dans le circuit primaire et donc la coupure du circuit primaire, - avoir l'image de la qualité de court-circuit par la valeur du courant induit mesuré, -9 - déterminer et d'enregistrer à partir d'un seuil de courant, les conditions de court-circuit, et - détecter les absences de court-circuit. Le système 300 comprend en outre un module de localisation 306 et en particulier de géolocalisation. Ainsi, il est possible de déterminer la localisation précise d'une anomalie, par exemple une absence de court-circuit, détectée par le module d'analyse 306. Le système 300 comprend en outre un module de commande 308, configuré pour recevoir la valeur mesurée du courant induit dans le circuit secondaire 206 par le capteur de courant 302 et commander la valeur du courant fourni au circuit primaire 202 par le générateur 204. Ainsi, le courant alternatif alimentant le circuit primaire est modulé et ajusté en fonction du courant induit mesuré dans le circuit secondaire. Le système 300 comprend en outre un module de communication sans fil 310 pour communiquer de manière sans fil avec un équipement se trouvant au bord de la voie ferrée ou sur un site distant. Ainsi, il est possible de signaler une anomalie en temps réel, ou de transférer et de mémoriser sur un site distant les données mesurées et/ou analysées. Selon un exemple de réalisation préféré, mais nullement limitatif, au moins un en particulier tous les modules 304-310, ainsi que le générateur de courant alternatif sont disposés dans un coffret ou tiroir 312 disposé à bord du véhicule ferroviaire. La FIGURE 4 est une représentation schématique d'un exemple d'un procédé selon l'invention. Le procédé 400 représenté sur la FIGURE 4 comprend une étape 402 lors de laquelle le circuit primaire est alimenté avec un courant alternatif d'une intensité donnée. Pendant que le circuit primaire est toujours alimenté avec le courant alternatif, une étape 404 réalise une mesure dans le circuit secondaire d'une tension, et préférentiellement d'un courant, induit dans le circuit secondaire, par le courant alternatif circulant dans le circuit primaire. - 10 - Lors d'une étape 406, la valeur mesurée du courant induit dans le circuit secondaire est analysée pour : - déterminer une absence éventuelle de court-circuit, et/ou - un niveau de court-circuit en vue d'ajuster l'intensité du courant alternatif alimentant le circuit primaire. Une telle analyse peut par exemple consister à comparer la valeur à des valeurs seuil prédéterminées. En fonction de cette analyse, et lorsque cela est nécessaire, l'intensité courant alimentant le circuit primaire est ajustée, lors d'une étape 408, pour : - diminuer cette intensité lorsque l'analyse montre que le circuit primaire est suralimenté ou alimenté plus que nécessaire, par exemple lorsque la valeur mesurée du courant induit dans le circuit secondaire est supérieure à un seuil maximal de courant prédéfini ; ou - augmenter cette intensité lorsque l'analyse montre que le circuit primaire est sous-alimenté, par exemple lorsque la valeur mesurée du courant induit dans le circuit secondaire est inférieure à un seuil minimal de courant prédéfini. Le procédé 400 peut en outre comprendre une étape 412 de géolocalisation du véhicule ferroviaire et une étape 414 de transmission de données vers un équipement non embarqué. Le procédé 400 et en particulier les étapes 402-406 sont réitérées, autant de fois que cela est nécessaire/souhaité, à une fréquence prédéterminée ou sur requête. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples détaillés ci-dessus. REVENDICATIONS1. Système (300) de caractérisation du contact rail-roue entre un véhicule ferroviaire (116) et une voie ferrée (104), prévu pour être embarqué au sein dudit véhicule (116), ledit système (300) comprenant : - un circuit électrique (202), dit primaire, pour induire un signal électrique dans un circuit électrique (206), dit secondaire, formé en partie par ladite voie ferrée (104) et par des roues (208) dudit véhicule ferroviaire (116) ; - au moins une source d'alimentation (204) pour alimenter ledit circuit primaire (202) par un courant alternatif ; caractérisé en ce que ledit système (300) comprend en outre au moins un moyen de mesure (302) d'un signal électrique induit dans ledit circuit secondaire (206). 2. Système (300) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen (308) d'ajustement de l'intensité du courant alternatif en fonction du signal électrique induit mesuré. 3. Système (300) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de mesure comprend un moyen de mesure du courant (302) induit dans le circuit secondaire (206). 4. Système (300) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 caractérisé en ce que le moyen de mesure comprend un capteur (302) équipant un essieu (1182) du véhicule ferroviaire (116). 5. Système (300) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen (306) de localisation du 30 véhicule ferroviaire (116). 6. Système (300) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen (304) de détection- 12 - d'une absence de court-circuit par comparaison de la valeur du signal induit mesuré à au moins une valeur prédéterminée. 7. Système (300) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen (310) de transmission de données vers un équipement non embarqué. 8. Véhicule ferroviaire (116) équipé d'au moins un système (300) de caractérisation du contact rail-roue selon l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Procédé (400) de caractérisation du contact rail-roue entre un véhicule ferroviaire (116) et une voie ferrée (104), ledit procédé (400) comprenant une induction (402), par un circuit électrique (202), dit primaire, d'un signal électrique dans un circuit électrique (206), dit secondaire, formé en partie par ladite voie ferrée (140) et des roues (208) dudit véhicule ferroviaire (116), caractérisé en ce que ledit procédé comprend en outre une mesure (404) embarquée d'un signal électrique induit dans ledit circuit secondaire (206). 10. Procédé (400) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un ajustement (408) de la puissance d'un courant électrique alternatif alimentant le circuit primaire (202) en fonction du signal électrique induit mesuré.