Brevet FR3044866A1 — publié le 20170609

Dispositif de protection électromagnetique d'une liaison de communication de données pour un véhicule ferroviaire, câble de communication et système de communication associés L'invention concerne un dispositif de protection électromagnétique d'une liaison de communication de données pour un véhicule ferroviaire, la liaison de communication s'étendant suivant une direction longitudinale. Le dispositif de protection électromagnétique comprend des premier et deuxième blindages pour protéger la liaison de communication, le deuxième blindage étant distinct du premier blindage, et un module de traitement connecté électriquement entre les premier et deuxième blindages, le module de traitement étant configuré pour traiter un signal électrique transitant entre le premier blindage et le deuxième blindage. L'invention concerne également un câble de communication comprenant une liaison de communication de données, formée d'au moins un fil de communication, et un tel dispositif de protection électromagnétique. L'invention concerne également un système de communication pour un véhicule ferroviaire comportant des première et deuxième voitures ferroviaires, le système de communication comprenant un tel câble de communication entre les première et deuxième voitures. On connait du document FR 2 985 487 Al un dispositif de protection électromagnétique du type précité. Le dispositif de protection électromagnétique comprend un premier blindage pour protéger une première partie de la liaison de communication et un deuxième blindage pour protéger une deuxième partie de la liaison de communication, le deuxième blindage étant séparé et isolé du premier blindage. Le premier blindage est alors connecté électriquement au deuxième blindage par un filtre passe-haut qui empêche la circulation d'un courant continu entre le premier blindage et le deuxième blindage. Le premier blindage est connecté électriquement au deuxième blindage seulement par un ou plusieurs condensateurs, et l'unique connexion électrique entre le premier blindage et le deuxième blindage s'effectue alors au travers du ou des condensateurs. Le ou les condensateurs sont supportés par la gaine de blindage. Les bornes du ou des condensateurs sont connectées par sertissage, ou par un autre moyen, au premier blindage, d'une part, et au deuxième blindage, d'autre part. 3044866 2 Toutefois, la fiabilité d'un tel dispositif de protection électromagnétique tend à se dégrader dans au cours du temps, notamment lorsqu'il est soumis à des contraintes mécaniques. 5 Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de protection électromagnétique d'une liaison de communication de données pour un véhicule ferroviaire, ayant une meilleure robustesse mécanique. À cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de protection électromagnétique du type précité, dans lequel le module de traitement comporte un élément choisi parmi une 10 carte électronique radiale disposée sensiblement perpendiculairement à la direction longitudinale et un ensemble de cartes électroniques longitudinales disposées sensiblement selon la direction longitudinale. Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le dispositif de protection électromagnétique comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises 15 isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - chaque carte électronique comporte un circuit imprimé avec plusieurs pistes conductrices et au moins un composant électrique pour traiter ledit signal ; - le dispositif comprend en outre au moins une couronne de reprise de blindage, chaque couronne étant électriquement conductrice et disposée directement entre, d'une 20 part, un blindage correspondant, et d'autre part, le module de traitement ; - la carte électronique radiale comporte un orifice de passage de la liaison de communication, l'orifice de passage traversant ladite carte électronique radiale selon la direction longitudinale ; - l'ensemble de cartes électroniques longitudinales comporte une ou plusieurs 25 paires de cartes électroniques longitudinales ; - les deux cartes électroniques longitudinales d'une paire respective sont destinées à être disposées de manière symétrique par rapport à la liaison de communication ; - chaque carte électronique comporte un filtre empêchant la circulation d'un 30 courant continu entre le premier blindage et le deuxième blindage ; et - le filtre comporte au moins un condensateur. L'invention a également pour objet un câble de communication comprenant une liaison de communication de données, formée d'au moins un fil de communication, et un dispositif de protection électromagnétique de la liaison de communication, le dispositif de protection électromagnétique comportant une gaine de blindage entourant le ou les fils de communication, la gaine de blindage étant coupée pour former un premier blindage et un 3044866 3 deuxième blindage, dans lequel le dispositif de protection électromagnétique est tel que défini ci-dessus. L'invention a également pour objet un système de communication pour un véhicule ferroviaire comportant des première et deuxième voitures ferroviaires, le système 5 de communication comprenant un câble de communication entre les première et deuxième voitures, dans lequel le câble de communication est tel que défini ci-dessus. Ces caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, 10 et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue latérale schématique d'un véhicule ferroviaire comprenant deux voitures ferroviaires et un câble de communication entre les voitures, le câble de comportant une liaison de communication et un dispositif de protection électromagnétique de la liaison de communication ; 15 - la figure 2 est une vue éclatée et en perspective du dispositif de protection électromagnétique selon un premier mode de réalisation ; - la figure 3 est une vue de côté du câble de communication selon le premier mode de réalisation ; - la figure 4 est une vue en coupe selon le plan IV de la figure 3 ; 20 - la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 2 selon un deuxième mode de réalisation ; - la figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 3 selon le deuxième mode de réalisation ; - la figure 7 est une vue en coupe selon le plan VII de la figure 6 ; 25 - la figure 8 est une vue analogue à celle de la figure 2 selon un troisième mode de réalisation ; - la figure 9 est une vue analogue à celle de la figure 3 selon le troisième mode de réalisation ; et - la figure 10 est une vue en coupe selon le plan X de la figure 9. 30 Sur la figure 1, un véhicule ferroviaire 1 comprend au moins deux voitures 3, 5, notamment une première voiture 3 et une deuxième voiture 5. La première voiture 3 et la deuxième voiture 5 roulent sur un rail 7. Les deux voitures du véhicule ferroviaire sont d'un même train ou rame, ou bien de trains ou rames différents. Le terme train s'applique 35 au matériel roulant de type train à grande vitesse, train régional, métro, tramway, etc. La première voiture 3 et la deuxième voiture 5 sont, par exemple, connectées entre elles par 3044866 4 une alimentation électrique 9, pour alimenter des moteurs de traction du véhicule ferroviaire 1 distribués sur plusieurs voitures 3, 5. Ceci n'étant qu'un exemple, d'autres schémas existent de distribution de puissance électrique et mécanique sur des véhicules ferroviaires. Lorsque le véhicule ferroviaire 1 roule, les première et deuxième voitures 3, 5 5 peuvent avoir des potentiels électriques différents dû principalement à la distribution et l'utilisation d'énergie électrique de forte puissance à bord des véhicules. Le véhicule ferroviaire 1 comprend en outre un système de communication de données 10. Le système de communication 10 comprend un bus de données 12, tel qu'un bus 10 à haut débit, par exemple de type Ethernet, pour relier des équipements distribués dans le véhicule ferroviaire 1. Le système de communication 10 comprend un commutateur réseau 14 (de l'anglais switch) connecté au bus de données 12 et agencé à une extrémité de la première voiture 3 adjacente à la deuxième voiture 5. Le système de communication 10 comprend un câble de communication de 15 données 16 entre la première voiture 3 et la deuxième voiture 5. Le câble de communication 16 est connecté à l'une de ses extrémités au commutateur réseau 14 de la première voiture 3 et à l'autre de ses extrémités à un autre commutateur réseau 17 ou à un autre équipement réseau agencé dans la deuxième voiture 5. L'invention n'est pas limitée à un câble à haut débit de type réseau, et concerne 20 en variante d'autres types de câbles à haut débit. Le câble de communication 16 permet une connexion de communication entre la première voiture 3 d'une part et la deuxième voiture 5 d'autre part. Le câble de communication de données 16 est par exemple propre à transférer des données avec un débit supérieur à 1 Mégabits/s, en particulier un débit supérieur à 100 Mégabits/s, ou 25 encore un débit à 1 Gigabits/s, par exemple le câble de communication 16 est un câble Ethernet avec un débit de 100 Mégabits/s (norme IEEE 802.3). Le câble de communication 16 comprend une liaison de communication de données 18 et un dispositif 20 de protection électromagnétique de la liaison de communication 18, par exemple contre des bruits électromagnétiques. 30 La liaison de communication 18 est formée d'au moins un fil de communication 22 et s'étend suivant une direction longitudinale X, visible sur les figures 4, 7 et 10. Dans l'exemple des figures 4, 7 et 10, la liaison de communication 18 comporte un seul fil de communication 22. En variante, non représentée, la liaison de communication 18 comporte plusieurs fils de communication, disposés au contact les uns des autres et 35 s'étendant chacun suivant la direction longitudinale X. 3044866 5 La liaison de communication 18 présente un diamètre D dans un plan perpendiculaire à la direction longitudinale X, et la valeur du diamètre D dépend du nombre de fil(s) de communication 22 formant ladite liaison 18. L'homme du métier comprendra que l'invention s'applique à tout type de liaison de communication 18 quel 5 que soit la valeur de son diamètre D et quel que soit le nombre de fil(s) de communication 22 qu'elle comporte. Le dispositif de protection électromagnétique 20 est par exemple connecté directement à une masse électrique 24, 26 respective de chaque voiture 3, 5. En variante, le dispositif de protection électromagnétique 20 est connecté à travers des commutateurs 10 réseau 14, 18 à la masse électrique 24, 26 respective, par exemple, dans le cas où le commutateur réseau 14 est pourvu d'un boîtier qui est connecté à la masse électrique 24 de la première voiture 3. Le dispositif de protection électromagnétique 20 comporte une gaine de blindage 28 entourant le ou les fils de communication 22, la gaine de blindage 28 étant coupée 15 pour former un premier blindage 30 et un deuxième blindage 32. Le dispositif de protection électromagnétique 20 comprend les premier et deuxième blindages 30, 32 pour protéger la liaison de communication 18, le deuxième blindage 32 étant distinct du premier blindage 30. Le dispositif de protection électromagnétique 20 comprend en outre un module de 20 traitement 34 connecté électriquement entre les premier et deuxième blindages 30, 32, le module de traitement 34 étant configuré pour traiter un signal électrique transitant entre le premier blindage 30 et le deuxième blindage 32. En complément facultatif, le dispositif de protection électromagnétique 20 comprend en outre au moins une couronne 36, 38 de reprise de blindage, disposée entre 25 un blindage 30, 32 correspondant, d'une part, et le module de traitement 34, d'autre part. Selon ce complément facultatif, le dispositif de protection électromagnétique 20 comporte de préférence deux couronnes de reprise de blindage 36, 38, à savoir une première couronne de reprise de blindage 36 connectée électriquement au premier blindage 30 et une deuxième couronne de reprise de blindage 38 connectée 30 électriquement au deuxième blindage 32. Le dispositif de protection électromagnétique 20 comprend en outre un boîtier de protection 39 à l'intérieur duquel sont disposés le module de traitement 34 et la ou les couronnes de reprise de blindage 36, 38. La gaine de blindage 28 et les premier et deuxième blindages 30, 32 sont connus 35 en soi. 3044866 6 Le module de traitement 34 comporte selon l'invention un élément choisi parmi une carte électronique radiale 40 disposée sensiblement perpendiculairement à la direction longitudinale X et un ensemble 130 de cartes électroniques longitudinales 140 disposées sensiblement selon la direction longitudinale X. 5 Le module de traitement 34 comporte, selon un premier mode de réalisation représenté sur les figures 2 à 4, la carte électronique radiale 40 sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale X. En variante, le module de traitement 34 comporte, selon des deuxième et troisième modes de réalisation représentés sur les figures 5 à 7, et respectivement sur les 10 figures 8 à 10, l'ensemble 130 de cartes électroniques longitudinales 140. Chaque couronne 36, 38 est électriquement conductrice et est disposée directement en contact avec le blindage 30, 32 correspondant d'une part, et avec le module de traitement 34 d'autre part. Chaque couronne de reprise de blindage 36, 38 comporte une première portion 42 15 reliée électriquement au blindage 30, 32 correspondant et une deuxième portion 44 reliée électriquement au module de traitement 34. Chaque couronne de reprise de blindage 36, 38 comporte en outre une portion de liaison 46 reliant mécaniquement la première portion 42 à la deuxième portion 44. Le boîtier de protection 39 est réalisé en un matériau électriquement isolant. Le 20 boîtier de protection 39 comporte par exemple un corps principal 47 et un bouchon 48, le bouchon 48 coopérant mécaniquement avec le corps principal 47 pour la fermeture du boîtier de protection 39, par exemple par vissage ou encore par encliquetage. Le boîtier de protection 39 comporte, en outre en complément facultatif, un joint d'étanchéité 49 disposé entre le corps principal 47 et le bouchon 48, afin d'assurer une 25 fermeture étanche entre le corps principal 47 et le bouchon 48. Le corps principal 47 est de forme cylindrique dans l'exemple des figures 2 à 7, et le bouchon 48 est également de forme cylindrique dans ce cas. Le joint d'étanchéité 49 est un joint torique dans l'exemple des figures 2 à 4. Chaque carte électronique 40, 140 comporte un circuit imprimé 50 avec plusieurs 30 pistes conductrices, non représentées, et au moins un composant électrique 52 pour traiter ledit signal électrique transitant entre le premier blindage 30 et le deuxième blindage 32. Chaque couronne 36, 38 est alors de préférence disposée directement en contact électrique avec le blindage 30, 32 d'une part, et avec au moins une piste conductrice du circuit imprimé 50 correspondant d'autre part. 35 La ou les cartes électroniques 40, 140 sont de préférence disposées autour de la liaison de communication 18. 3044866 7 La première portion 42 présente par exemple une section transversale avec une forme identique à celle de la section transversale du blindage 30, 32 correspondant. La première portion 42 est alors de préférence de forme cylindrique. Le diamètre de la première portion 42 est par exemple compris entre 0,5 fois le diamètre externe du 5 blindage 30, 32 correspondant et 2 fois ledit diamètre externe du blindage 30, 32 correspondant. La deuxième portion 44 est au moins partiellement cylindrique, notamment au contact de la portion de liaison 46. La portion de liaison 46 est par exemple en forme d'un disque annulaire s'étendant 10 dans un plan transversal, sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale X. Le diamètre interne du disque annulaire de la portion de liaison 46 est sensiblement égal au diamètre de la première portion 42, et le diamètre externe dudit disque annulaire correspond au diamètre de la deuxième portion de couronne 44. Le ou les composants électriques 52 sont par exemple un ou plusieurs 15 condensateurs formant un filtre, tel qu'un filtre passe-haut, qui empêche la circulation d'un courant continu entre le premier blindage 30 et le deuxième blindage 32. En complément ou en variante, le ou les composants électriques 52 sont choisis parmi le groupe consistant en : une résistance électrique, une diode électroluminescente et un capteur. La diode électroluminescente permet par exemple de détecter la présence 20 d'un courant de fuite. Selon le premier mode de réalisation, le module de traitement 34 comporte une unique carte électronique radiale 40. La carte électronique radiale 40 est disposée tout autour de la liaison de 25 communication 18 et comporte un orifice 60 de passage de la liaison de communication 18, l'orifice de passage 60 traversant ladite carte électronique radiale 40 de part en part selon la direction longitudinale X. Selon le premier mode de réalisation, la deuxième portion 44 est de préférence cylindrique afin d'être reliée électriquement à la carte électronique radiale 40 sur toute sa 30 périphérie. Le diamètre de la deuxième portion 44 est dans ce cas sensiblement égal au diamètre extérieur de la carte radiale 40 suivant une direction transversale perpendiculaire à la direction longitudinale X. Selon les deuxième et troisième modes de réalisation, le module de traitement 34 35 comporte l'ensemble 130 de cartes électroniques longitudinales 140. 3044866 8 L'ensemble 130 de cartes électroniques longitudinales comporte de préférence une ou plusieurs paires de cartes électroniques longitudinales 140, et le nombre de cartes électroniques longitudinales 140 est alors un nombre pair. Les cartes électroniques longitudinales 140 sont de préférence disposées autour 5 de la liaison de communication 18. Les cartes électroniques longitudinales 140 sont de préférence agencées par paire(s), et deux cartes électroniques longitudinales 140 d'une paire respective sont disposées de manière symétrique par rapport à la liaison de communication 18. 10 Selon le deuxième mode de réalisation, la deuxième portion 44 de chaque couronne de reprise de blindage 36, 38 comporte plusieurs méplats 142, chaque méplat 142 formant une zone de fixation d'une carte longitudinale 140 correspondante. Chaque carte longitudinale 140 est ainsi, au voisinage de ses extrémités suivant la direction longitudinale X, fixée au méplat 142 correspondant de la première couronne de 15 reprise de blindage 36 d'une part, et au méplat 142 correspondant de la deuxième couronne de reprise de blindage 38 d'autre part. Selon le deuxième mode de réalisation, le nombre de cartes électroniques longitudinales 140 est, par exemple, égal à quatre. Dans l'exemple de la figure 5, la deuxième portion 44 de chaque couronne de reprise de blindage 36, 38 comporte alors 20 quatre méplats 142 pour la fixation des quatre cartes longitudinales 140. Selon le troisième mode de réalisation, chaque couronne de reprise de blindage 36, 38 comporte une première demi-couronne 144 et une deuxième demi-couronne 146, fixées l'une à l'autre de part et d'autre du blindage 30, 32 correspondant. 25 Chaque demi-couronne 144, 146 comporte, orientée vers l'extérieur, un méplat 142 respectif pour la fixation d'une carte longitudinale 140 correspondante, et orientée vers l'intérieur un creux 148, par exemple en forme de demi-cylindre, pour recevoir le blindage 30, 32 correspondant. Selon le troisième mode de réalisation, le nombre de cartes électroniques 30 longitudinales 140 est, par exemple, égal à deux. Dans l'exemple des figures 8 à 10, chaque demi-couronne 144, 146 comporte un seul méplat 142, chaque couronne de reprise de blindage 36, 38, formée des deux demi-couronnes 144, 146, comportant alors deux méplats 142, pour la fixation des deux cartes longitudinales 140. 35 Ainsi, le module de traitement 34 selon l'invention comporte alors soit la carte électronique radiale 40 disposée sensiblement perpendiculairement à la direction 3044866 9 longitudinale X, soit l'ensemble 130 de plusieurs cartes électroniques longitudinales 140 disposées sensiblement selon la direction longitudinale X. Le fait d'avoir soit au moins une carte électronique radiale 40, soit plusieurs cartes longitudinales 140, permet d'améliorer la robustesse mécanique du dispositif de 5 protection électromagnétique 20. En effet, la carte électronique radiale 40 est insérée entre les deux couronnes de reprise de blindage 36, 38 et subit très peu de contraintes mécaniques, notamment en traction suivant la direction longitudinale X. Les cartes longitudinales 140 subissent davantage de contraintes mécaniques, notamment en traction suivant la direction longitudinale X, mais le fait d'avoir plusieurs cartes 10 longitudinales 140 permet alors d'avoir une meilleure robustesse mécanique du dispositif de protection électromagnétique 20. La ou les cartes électroniques 40, 140 sont de préférence disposées autour de la liaison de communication 18 afin d'avoir une meilleure répartition des efforts mécaniques autour de la liaison de communication 18. 15 En particulier, l'agencement des cartes longitudinales 140 de préférence par paire, avec les deux cartes électroniques longitudinales d'une même paire de préférence disposées de manière symétrique par rapport à la liaison de communication 18, permet d'améliorer la répartition des efforts mécaniques autour de la liaison de communication 18, et d'obtenir ainsi une meilleure robustesse mécanique du dispositif de protection 20 électromagnétique 20 selon l'invention. Après avoir connecté électriquement le module de traitement 34 aux premier et deuxième blindages 30, 32, le boîtier de protection 39 est refermé autour du module de traitement 34 en couplant mécaniquement le corps principal 47 avec le bouchon 48, afin de protéger davantage ledit module de traitement 34. La présence du boîtier de protection 25 39 selon ce complément facultatif permet alors d'améliorer encore la robustesse mécanique du dispositif de protection électromagnétique 20 selon l'invention. On conçoit ainsi que le dispositif de protection électromagnétique 20 selon l'invention a une plus grande résistance à des contraintes mécaniques externes que le dispositif de protection de l'état de la technique, et offre ainsi une meilleure robustesse 30 mécanique. REVENDICATIONS1. Dispositif (20) de protection électromagnétique d'une liaison de communication de données (18) pour un véhicule ferroviaire (1), la liaison de communication (18) s'étendant suivant une direction longitudinale (X), le dispositif (20) comprenant : - des premier (30) et deuxième (32) blindages pour protéger la liaison de communication (18), le deuxième blindage (32) étant distinct du premier blindage (30), - un module de traitement (34) connecté électriquement entre les premier et deuxième blindages (30, 32), le module de traitement (34) étant configuré pour traiter un signal électrique transitant entre le premier blindage (30) et le deuxième blindage (32), caractérisé en ce que le module de traitement (34) comporte un élément choisi parmi une carte électronique radiale (40) disposée sensiblement perpendiculairement à la direction longitudinale (X) et un ensemble (130) de cartes électroniques longitudinales (140) disposées sensiblement selon la direction longitudinale (X). 2. Dispositif (20) selon la revendication 1, dans lequel chaque carte électronique (40, 140) comporte un circuit imprimé (50) avec plusieurs pistes conductrices et au moins un composant électrique (52) pour traiter ledit signal. 3. Dispositif (20) selon la revendication 2, dans lequel le dispositif (20) comprend en outre au moins une couronne (36, 38) de reprise de blindage, chaque couronne (36, 38) étant électriquement conductrice et disposée directement entre, d'une part, un blindage (30, 32) correspondant, et d'autre part, le module de traitement (34). 4. Dispositif (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la carte électronique radiale (40) comporte un orifice (60) de passage de la liaison de communication, l'orifice de passage (60) traversant ladite carte électronique radiale (40) selon la direction longitudinale (X). 5. Dispositif (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'ensemble (130) de cartes électroniques longitudinales comporte une ou plusieurs paires de cartes électroniques longitudinales (140). 25 30 3044866 11 6. Dispositif (20) selon la revendication 5, dans lequel les deux cartes électroniques longitudinales (140) d'une paire respective sont destinées à être disposées de manière symétrique par rapport à la liaison de communication (18). 5 7. Dispositif (20) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque carte électronique (40, 140) comporte un filtre empêchant la circulation d'un courant continu entre le premier blindage (30) et le deuxième blindage (32). 8. Dispositif (20) selon la revendication 7, dans lequel le filtre comporte au moins 10 un condensateur. 9. Câble de communication (16) comprenant : - une liaison de communication de données (18), formée d'au moins un fil de communication (22), et 15 - un dispositif (20) de protection électromagnétique de la liaison de communication (18), le dispositif de protection électromagnétique (20) comportant une gaine de blindage (28) entourant le ou les fils de communication (18), la gaine de blindage (28)étant coupée pour former un premier blindage (30) et un deuxième blindage (32), caractérisé en ce que le dispositif de protection électromagnétique (20) est selon 20 l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Système de communication (10) pour un véhicule ferroviaire (1) comportant des première (3) et deuxième (5) voitures ferroviaires, le système de communication (10) comprenant un câble (16) de communication de données entre les première et deuxième voitures (3, 5), caractérisé en ce que le câble de communication (16) est selon la revendication 9.