Brevet FR3065427A1 — publié le 20181026

BARRE ANTIROULIS POUR BOGIE PORTEUR D'UN VÉHICULE FERROVIAIRE, BOGIE PORTEUR ÉQUIPÉ D'UNE TELLE BARRE ANTIROULIS, ET VÉHICULE DE TRANSPORT FERROVIAIRE COMPRENANT DE TELS BOGIES PORTEURS 1. Domaine technique de l'invention L'invention concerne une barre antiroulis pour un bogie porteur. L'invention concerne également un bogie porteur d'au moins une caisse d'un véhicule ferroviaire, en particulier d'un véhicule ferroviaire destiné à circuler à grande vitesse sur des voies de circulation dédiées, équipé d'une telle barre antiroulis. L'invention concerne également un véhicule de transport ferroviaire comprenant de tels bogies porteurs. 2. Arrière-plan technologique Un véhicule de transport ferroviaire, et en particulier un véhicule destiné à circuler à grande vitesse sur une voie de circulation dédiée, est sensible aux conditions climatiques, en particulier en période neigeuse. Il est en effet fréquent que les véhicules de transport ferroviaire subissent un plus grand nombre d'avaries au cours des périodes neigeuses que le reste de l'année. Ces avaries sont contraignantes pour la gestion de l'exploitation du réseau et entrainent fréquemment un fort ralentissement du trafic. Ces dégâts sur les véhicules entrainent non seulement un ralentissement immédiat du trafic de circulation, mais également une augmentation du nombre de véhicules indisponibles dans les jours ou semaines qui suivent ces périodes neigeuses en fonction des réparations et/ou nettoyages qui doivent être réalisés sur les véhicules dans les ateliers de maintenance. L'origine des dégâts sur les trains au cours des périodes hivernales est principalement liée à l'apparition de projections de ballast dues à la chute de blocs de neige ou de glace accumulés sous les trains. Les zones d'accumulation de neige ou de glace sous les véhicules dépendent à la fois de l'écoulement d'air sous caisse et de la géométrie de la caisse. 3065427 2 Les inventeurs ont cherché à apporter une solution technique permettant de limiter les dégâts liés à la présence de neige ou de glace sur les véhicules de transport ferroviaire et/ou sur les voies de circulation des véhicules ferroviaires. Au cours de ces recherches, les inventeurs ont réalisé que les cavités 5 bogies et les césures entre les caisses d'un véhicule ferroviaire sont les zones du train où l'accumulation de neige est particulièrement importante. En effet, ces zones sont les lieux de fortes recirculations d'air et de phénomènes d'aspiration d'air par les césures qui font remonter l'air ainsi que les particules de neige depuis le dessous de la caisse jusqu'aux parties hautes du train, et entrainent des dépôts 10 de neige et de salissures dans les cavités bogies et les césures. Les inventeurs ont donc cherché une solution technique pour contrôler les recirculations d'air et les phénomènes d'aspirations d'air au niveau des cavités bogies et des césures entre les caisses de manière à limiter les accrétions de neige sous le train. 15 3. Objectifs de l'invention L'invention vise à fournir un véhicule ferroviaire qui permet de limiter les accrétions de neige ou de glace sous le véhicule. L'invention vise aussi à fournir un bogie porteur d'un véhicule ferroviaire, qui permet, une fois monté sur un véhicule ferroviaire, de limiter les accrétions de 20 neige sur le véhicule au cours des périodes neigeuses. L'invention vise aussi à fournir une barre antiroulis qui permet, une fois montée sur un bogie porteur d'un véhicule ferroviaire, de limiter les accrétions de neige sur le véhicule au cours des périodes neigeuses. L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, une 25 barre antiroulis, un bogie porteur et un véhicule ferroviaire, qui permettent de limiter les accrétions de neige en période neigeuse sans nécessiter d'importantes modifications structurelles. L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, une barre antiroulis, un bogie porteur et un véhicule ferroviaire, qui contribuent à 30 réduire la tramée aérodynamique de sorte que la consommation énergétique globale du véhicule est réduite par rapport aux véhicules de l'art antérieur. 3065427 3 L'invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, une barre antiroulis, un bogie porteur et un véhicule ferroviaire, qui contribuent à réduire les bruits d'origine aérodynamique des véhicules ferroviaires de l'art antérieur. 5 4. Exposé de l'invention Pour ce faire, l'invention concerne une barre antiroulis pour bogie porteur d'un véhicule ferroviaire comprenant un arbre principal destiné à être monté sur ledit bogie suivant une direction, dite direction transversale, perpendiculaire à la direction de déplacement dudit véhicule ferroviaire. 10 Une barre antiroulis selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un déflecteur aérodynamique monté sur ledit arbre principal et configuré pour permettre, au cours du déplacement dudit véhicule ferroviaire, une modification des caractéristiques de l'écoulement d'air au voisinage de la barre antiroulis. 15 Une barre antiroulis est un organe d'un véhicule ferroviaire qui est monté sur un bogie et dont la fonction principale est de limiter le roulis du véhicule, c'est à dire le mouvement de rotation autour de l'axe longitudinal du véhicule. Une barre antiroulis contribue également à définir le comportement du véhicule dans les virages. 20 Les inventeurs ont réalisé qu'une barre antiroulis d'un véhicule ferroviaire est un organe qui est agencé au voisinage du sol et qui est donc fortement exposé aux salissures et accrétions de neige issues du ballast en période hivernale. Les inventeurs ont donc eu l'idée de doter les barres antiroulis d'une fonctionnalité nouvelle et additionnelle en montant sur l'arbre principal de la 25 barre antiroulis au moins un déflecteur aérodynamique. Ce déflecteur est configuré pour permettre de modifier les caractéristiques de l'écoulement d'air au voisinage de la barre antiroulis. En particulier, les déflecteurs sont configurés pour modifier l'orientation et/ou la vitesse de l'écoulement d'air au voisinage du lieu d'implantation. Cette modification des caractéristiques de l'écoulement d'air au 30 voisinage de la barre antiroulis permet donc de contrôler la trajectoire de l'air et donc de limiter les zones de formation de blocs de neige au voisinage de la barre 3065427 4 antiroulis, et donc d'empêcher, ou de fortement réduire, les zones d'accrétion de neige autour du bogie porteur sur lequel la barre antiroulis est ménagée. En outre, les déflecteurs des barres antiroulis diminuent les zones de turbulences et les phénomènes d'aspiration d'air. 5 Les déflecteurs permettent également de réduire la tramée aérodynamique autour des bogies porteurs et contribuent donc à réduire la consommation énergétique globale du véhicule ferroviaire. Enfin, les déflecteurs contribuent à diminuer le bruit d'origine aérodynamique autour des bogies porteurs ou dans les zones de césure entre les 10 caisses d'un véhicule ferroviaire. Avantageusement et selon l'invention, la barre antiroulis comprend deux déflecteurs aérodynamiques agencés respectivement au voisinage de chaque extrémité de l'arbre principal. Selon cet aspect de l'invention, la barre antiroulis comprend deux 15 déflecteurs agencés au voisinage de chaque extrémité de l'arbre principal de la barre. Ainsi, une fois la barre montée transversalement sur le bogie porteur, les déflecteurs s'étendent au voisinage de chaque extrémité latérale de la barre antiroulis et permettent de modifier les caractéristiques de l'écoulement d'air sur une portion de la barre antiroulis. Les déflecteurs ne couvrent pas toute la barre de 20 manière à éviter tout contact avec d'autres pièces portées par le bogie porteur. Avantageusement et selon l'invention, au moins un déflecteur - notamment chaque déflecteur - présente un profil elliptique. Selon cet aspect de l'invention, un déflecteur présente un profil elliptique, ce qui permet de former des surfaces de déflexion continues et progressives. Les 25 formes elliptiques peuvent être allongées de manière à éviter un écoulement ascendant entre les différentes barres antiroulis du bogie porteur. L'invention concerne également un bogie porteur d'au moins une caisse d'un véhicule ferroviaire s'étendant le long d'une direction longitudinale, ledit bogie comprenant un châssis, deux essieux reliés chacun aux roues du véhicule, 30 une traverse de charge montée sur ledit châssis et adaptée pour supporter ladite caisse. 3065427 5 Un bogie porteur selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une barre antiroulis selon l'invention, s'étendant transversalement de part et d'autre dudit châssis. Ainsi, un bogie porteur selon l'invention présente les différents avantages 5 décrits en lien avec la barre antiroulis selon l'invention. Avantageusement et selon l'invention, le bogie comprend deux barres antiroulis s'étendant transversalement de part et d'autre dudit châssis, chaque barre antiroulis étant équipée d'au moins un déflecteur aérodynamique. Avantageusement et selon l'invention, chaque barre antiroulis comprend 10 deux déflecteurs aérodynamiques agencés respectivement au voisinage de chaque extrémité de l'arbre principal de ladite barre antiroulis. Avantageusement et selon l'invention, les déflecteurs de chaque barre antiroulis sont agencés en regard l'un de l'autre. Avantageusement et selon l'invention, chaque déflecteur présente un profil 15 elliptique et les déflecteurs sont orientés sur chaque barre antiroulis de manière à former un V tronqué symétrique permettant auxdits déflecteurs de modifier les caractéristiques de l'écoulement d'air au voisinage des barres antiroulis dans les deux sens de circulation du véhicule ferroviaire. Selon cet aspect de l'invention, les déflecteurs sont montés sur les barres 20 antiroulis de manière à former un V symétrique de telle sorte que la modification de l'écoulement d'air résultant de la présence des déflecteurs sur les barres antiroulis s'opère dans les deux sens de circulation du véhicule ferroviaire. Avantageusement et selon l'invention, chaque déflecteur de forme elliptique est biseauté de manière à présenter des faces planes à chacune de ses 25 extrémités longitudinales. Avantageusement et selon l'invention, le bogie porteur est configuré pour porter les deux extrémités de deux caisses consécutives dudit véhicule ferroviaire de sorte qu'il est agencé au droit d'une césure formée par l'espace entre lesdites deux caisses dudit véhicule. 30 Selon cet aspect de l'invention, les barres antiroulis équipées des déflecteurs contribuent à limiter les remontées d'air dans les césures formées par 3065427 6 l'espace entre les caisses du véhicule, et donc à limiter les zones de salissure dans cet espace. En d'autres termes, les déflecteurs des barres antiroulis empêchent ou réduisent fortement l'effet « cheminée » formé par ces césures, en déviant l'écoulement d'air vers le bas de la caisse et non vers l'espace formé entre les 5 caisses. L'invention concerne également un véhicule de transport ferroviaire destiné à circuler sur une voie de circulation comprenant au moins un bogie porteur et au moins une caisse portée par ledit bogie porteur, caractérisé en ce que ledit bogie porteur est un bogie selon l'invention. 10 Ainsi, un véhicule selon l'invention présente les différents avantages décrits en lien avec le bogie porteur et la barre antiroulis selon l'invention. En particulier, selon l'invention, les performances aérodynamiques du véhicule sont améliorées par l'agencement de déflecteurs sur les barres antiroulis des bogies porteurs du véhicule. Les déflecteurs permettent de modifier les 15 caractéristiques de l'écoulement d'air au voisinage des barres antiroulis. Ce contrôle de l'écoulement d'air est obtenu sans nécessiter un apport d'énergie extérieur. En outre, les performances améliorées sont obtenues sans nécessiter l'ajout d'éléments carénés entourant les équipements susceptibles de perturber les performances aérodynamiques du véhicule. 20 L'invention concerne également une barre antiroulis, un bogie porteur et véhicule ferroviaire caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. 5. Liste des figures D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la 25 lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 est une vue schématique d'un véhicule ferroviaire selon un mode de réalisation de l'invention, la figure 2 est une vue schématique partielle de dessous du véhicule 30 ferroviaire de la figure 1 sur laquelle on peut observer un bogie porteur selon un mode de réalisation de l'invention, 3065427 7 la figure 3 est une vue schématique en perspective d'une barre antiroulis selon un mode de réalisation de l'invention, la figure 4 est une vue schématique de coté d'un bogie porteur selon un mode de réalisation de l'invention intégrant la barre antiroulis 5 selon le mode de réalisation de la figure 3, la figure 5 est une vue schématique en coupe du bogie porteur selon le mode de réalisation de l'invention de la figure 4. 6. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement 10 respectées et ce, à des fins d'illustration et de clarté. Dans toute la description détaillée qui suit en référence aux figures, sauf indication contraire, chaque élément de la barre antiroulis, du bogie porteur et du véhicule est décrit tel qu'il est agencé lorsque le véhicule ferroviaire est en circulation sur une voie de circulation horizontale s'étendant le long d'une direction, dite direction 15 longitudinale. Cet agencement est représenté sur la figure 1. En outre, les éléments identiques, similaires ou analogues sont désignés par les mêmes références dans toutes les figures. Enfin, les termes longitudinal, transversal et vertical sont utilisés à titre non limitatif en référence au trièdre L, T, V tel que représenté sur la figure 2. La direction longitudinale correspond à la 20 direction principale de déplacement du véhicule sur une voie de circulation dédiée et la direction transversale correspond à la direction principale de la barre antiroulis, une fois montée sur le bogie porteur du véhicule ferroviaire de la figure 1. Un véhicule de transport ferroviaire comprend de manière connue au 25 moins une motrice 8 et une pluralité de voitures reliées et articulées les unes aux autres et tractées par la motrice 8. Sur la figue 1, seule la motrice 8 et les deux premières voitures 9, 10 sont représentées à des fins de clarté. En fonctionnement, le véhicule de transport ferroviaire se déplace sur des rails 11 le long de la direction longitudinale. 30 Les voitures 9 et 10 comprennent des caisses qui reposent sur des bogies 3065427 8 porteurs 12. La figure 2 est une vue schématique partielle du dessous du véhicule ferroviaire de la figure 1 sur laquelle on peut observer le bogie porteur 12 équipé de barres antiroulis 25, 26 selon l'invention. 5 Le bogie porteur 12 est agencé à cheval sous les deux caisses 9, 10 du véhicule ferroviaire. Il porte donc les deux extrémités des deux caisses 9, 10 consécutives de sorte qu'il est agencé au droit d'une césure 15 formée par l'espace entre les deux caisses 9, 10 dudit véhicule. Le bogie porteur 12 comprend un châssis 16, deux essieux 17, 18 reliés 10 chacun aux roues 19 du véhicule, une traverse de charge 20 montée sur le châssis 16 et adaptée pour supporter les extrémités des caisses 9, 10. Le bogie porteur 12 comprend en outre deux barres antiroulis 25, 26 qui s'étendent chacune transversalement de part et d'autre du châssis 16. Les barres antiroulis 25, 26 sont montées sur le bogie porteur 12 par tous moyens connus de 15 l'homme du métier. Chaque barre antiroulis 25, 26 est de préférence conforme à la barre antiroulis représentée schématiquement sur la figure 3. Cette barre comprend un arbre principal 31, qui est par exemple formé d'un tube en acier forgé et présentant un coefficient d'élasticité déterminé de 20 manière à pouvoir compenser les mouvements de roulis du véhicule ferroviaire dans les virages. L'arbre principal 31 porte en outre deux déflecteurs 32, 33 aérodynamiques montés sur l'arbre principal 31 au voisinage de chaque extrémité de l'arbre principal 31 et configurés pour permettre, au cours du déplacement du 25 véhicule ferroviaire, une modification des caractéristiques de l'écoulement d'air au voisinage de la barre antiroulis 25. Chaque déflecteur 32, 33 présente un profil elliptique de manière à réduire l'angle d'impact de l'air et des éventuelles particules de neige sur le déflecteur et de dévier l'écoulement d'air vers le ballast. 30 Les déflecteurs 32, 33 peuvent être montés sur les barres antiroulis par tous moyens connus. Ainsi, selon un mode de réalisation, les déflecteurs présentent 3065427 9 une ouverture centrale conformée à l'arbre principal 31 de manière à pouvoir être montés sur l'arbre par coulissement le long de l'arbre principal à partir d'une extrémité de l'arbre principal, jusqu'à la position finale du déflecteur le long de l'arbre principal 31. Le blocage des déflecteurs en position sur l'arbre peut être 5 fait soit par des colliers latéraux, soit par des goupilles qui viennent se loger dans l'arbre principal 31, soit par collage, soudage, ou tous moyens équivalents. Selon un autre mode de réalisation, les déflecteurs sont formés de deux demi-coques qui sont assemblées l'une à l'autre après avoir été positionnées autour de l'arbre principal 31. L'assemblage des deux demi-coques peut être 10 obtenu par vissage, collage, soudage, ou tous moyens équivalents. Selon un autre mode de réalisation, l'arbre principal et les déflecteurs sont formés d'une seule pièce. La déviation de l'air résultant de la présence des déflecteurs sur l'arbre principale d'une barre antiroulis est schématiquement représentée sur la figure 4 15 par les flèches 40, 41. Sur cette figure, la flèche référencée D symbolise le sens de déplacement du véhicule ferroviaire. Aussi l'écoulement d'air au voisinage du sol, qui en l'absence des barres antiroulis 25, 26 selon l'invention, auraient tendance à remonter dans la césure 15 formée par l'espace entre les caisses 9, 10, est dévié 20 vers le sol suivant la flèche référencée 40 par les déflecteurs de la première barre antiroulis 25, puis à nouveau vers le sol suivant la flèche référencée 41 par les déflecteurs de la deuxième barre antiroulis 26. En outre, les déflecteurs des barres antiroulis 25, 26 étant agencés de manière à former un V tronqué, ce qui est apparent sur la figure 5, permettent 25 d'assurer cette déviation de l'écoulement d'air quelque soit le sens de déplacement du véhicule ferroviaire. Si le véhicule se déplace dans le sens de déplacement inverse au sens indiqué par la flèche D, la déviation de l'écoulement d'air suit le chemin inverse à celui décrit précédemment. En d'autres termes, l'air est d'abord dévié vers le sol par les déflecteurs de la barre antiroulis 26, puis à 30 nouveau par les déflecteurs de la barre antiroulis 25, ce qui empêche l'air et les éventuelles particules de neige transportées par la neige de remonter vers la césure 3065427 10 15. Les orientations des déflecteurs 32, 33 des barres antiroulis 25, 26 sont avantageusement choisies de telle sorte que l'inclinaison des déflecteurs par rapport à l'horizontal maintienne un gabarit sous caisse conforme aux normes en 5 vigueur. En d'autres termes, en pratique, l'inclinaison est assez faible pour que la distance selon la direction verticale entre les extrémités des déflecteurs et le sol soit au moins égal à la distance minimale autorisée. En fonction du gabarit initial du train, l'inclinaison des déflecteurs sur les barres antiroulis peut être adaptée pour respecter les normes en vigueur. 10 L'invention est particulièrement destiné aux véhicules circulant à grande vitesse sur une voie de circulation dédiée, tel qu'un train TGV® mais elle peut bien sur également s'appliquer à tous types de véhicules ferroviaires confrontés à des problématiques d'accrétion de neiges en période hivernale, de turbulence et de performances aérodynamiques. 15 REVENDICATIONS1. Barre antiroulis pour bogie porteur (12) d'un véhicule ferroviaire comprenant un arbre principal (31) destiné à être monté sur ledit bogie porteur (12) suivant une direction, dite direction transversale, perpendiculaire à la direction de déplacement dudit véhicule ferroviaire, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un déflecteur aérodynamique (32, 33) monté sur ledit arbre principal (31) et configure pour permettre, au cours du déplacement dudit véhicule ferroviaire, une modification des caractéristiques de l'écoulement d'air au voisinage de la barre antiroulis. 2. Barre antiroulis selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'elle comprend deux déflecteurs aérodynamiques (32, 33) agencés respectivement au voisinage de chaque extrémité dudit arbre principal (31). 3. Barre antiroulis selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins un déflecteur aérodynamique (32, 33) présente un profil elliptique. 4. Bogie porteur d'au moins une caisse (9, 10) d'un véhicule ferroviaire s'étendant le long d'une direction longitudinale, ledit bogie comprenant un châssis (16), deux essieux (17, 18) reliés chacun aux roues (19) du véhicule, une traverse de charge (20) montée sur ledit châssis (16) et adaptée pour supporter ladite caisse (9, 10), caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins une barre antiroulis (25, 26) selon l'une des revendications 1 à 3, s'étendant transversalement de part et d'autre dudit châssis (16). 5. Bogie selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend deux barres antiroulis (25, 26) s'étendant transversalement de part et d'autre dudit châssis (16), chaque barre antiroulis (25, 26) étant équipée d'au moins un déflecteur aérodynamique (32, 33). 6. Bogie selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque barre antiroulis (25, 26) comprend deux déflecteurs aérodynamiques (32, 33) agencés respectivement au voisinage de chaque extrémité de son arbre principal (31). 7. Bogie selon la revendication 6, caractérisé en ce que les déflecteurs 3065427 12 aérodynamiques (32, 33) de chaque barre antiroulis (25, 26) sont agencés en regard l'un de l'autre. 8. Bogie selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque déflecteur aérodynamique (32, 33) présente un profil elliptique et en ce que les déflecteurs 5 aérodynamiques (32, 33) sont orientés sur chaque barre antiroulis (25, 26) de manière à former un V tronqué symétrique permettant auxdits déflecteurs aérodynamiques (32, 33) de modifier les caractéristiques de l'écoulement d'air au voisinage des barres antiroulis (25, 26) dans les deux sens de circulation du véhicule ferroviaire. 10 9. Bogie selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque déflecteur aérodynamique (32, 33) de forme elliptique est biseauté de manière à présenter des faces planes à chacune de ses extrémités longitudinales. 10. Bogie selon l'une des revendications 4 à 9, caractérisé en ce qu'il est configure pour porter les deux extrémités de deux caisses (9, 10) consécutives 15 d'un véhicule ferroviaire de sorte qu'il est agencé au droit d'une césure (15) formée par l'espace entre lesdites deux caisses (9, 10) dudit véhicule. 11. Véhicule de transport ferroviaire destiné à circuler sur une voie de circulation comprenant au moins un bogie porteur (12) et au moins une caisse (9, 10) portée par ledit bogie porteur (12), caractérisé en ce que ledit bogie porteur 20 (12) est un bogie selon l'une des revendications 4 à 10.