Brevet FR3084636A1 — publié le 20200207

Véhicule ferroviaire comportant un système de sécurité propre à réagir en cas de collision La présente invention concerne un véhicule ferroviaire comportant un système de sécurité propre à réagir en cas de collision avec un autre véhicule. Certains véhicules ferroviaires, notamment les tramways, sont amenés à côtoyer d'autres véhicules. Il existe donc un risque de collision entre un tel véhicule ferroviaire et un véhicule, notamment un véhicule automobile léger ou un poids lourd. En cas d'une telle collision, le véhicule ferroviaire peut subir un déraillement. En outre, si le conducteur ne freine pas, notamment s'il est en état de choc, le véhicule ferroviaire peut continuer sa course jusqu'à la rencontre d'un obstacle. La présente invention a notamment pour but d'empêcher un déraillement de grande ampleur en cas d'une telle collision entre un véhicule ferroviaire et un autre véhicule. A cet effet, l'invention a notamment pour objet un véhicule ferroviaire, notamment tramway, comportant des moyens de freinage d'urgence, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un accéléromètre bidirectionnel, mesurant une première accélération dans une direction longitudinale et une seconde accélération dans une direction transversale, et des moyens de commande des moyens de freinage d'urgence, configurés pour commander un freinage d'urgence lorsque la première accélération mesurée et/ou la seconde accélération mesurée remplit au moins une condition prédéfinie. Le véhicule ferroviaire selon l'invention est apte à détecter une collision grâce à l'accéléromètre. En effet, la condition prédéfinie correspond à un pic d'accélération qui ne survient jamais lors d'un service normal. Ainsi, lorsque l'accélération mesurée remplit la condition prédéfinie, c'est que l'on est en présence d'une collision. Les moyens de freinage d'urgence sont alors actionnés, ce qui permet de limiter les risques de déraillement ou, lorsqu'un déraillement a lieu, de freiner sur les bogies encore dans les rails et ainsi réduire la distance parcourue par le véhicule ferroviaire hors des rails. Un véhicule ferroviaire selon l'invention peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou selon toutes combinaisons techniquement envisageables. - L'au moins une condition prédéfinie est choisie parmi les suivantes : la première accélération mesurée dépasse un premier seuil prédéterminé ; la seconde accélération mesurée dépasse un second seuil prédéterminé ; dans un système de coordonnées cartésiennes en deux dimensions associé à l'accéléromètre, représentant sur un premier axe une accélération longitudinale et sur un deuxième axe, différent du premier axe, une 2 accélération transversale, et ayant pour centre un point correspondant à des accélérations longitudinale et transversale nulles, alors un point ayant pour coordonnées suivant le premier axe la première accélération mesurée et pour coordonnées suivant le deuxième axe la seconde accélération mesurée est en dehors d'une surface pleine 5 prédéfinie comprenant un point ayant pour coordonnées suivant le premier axe le premier seuil et un autre point ayant pour coordonnées suivant le deuxième axe le deuxième seuil. - Les moyens de freinage d'urgence sont configurés avec la surface pleine formée par une surface elliptique définie par une ellipse centrée sur le centre du repère de coordonnées cartésiennes et pour laquelle les points de coordonnées suivant le premier 10 axe Lx et de coordonnées suivant le deuxième axe Ly formant l'ellipse vérifient l'équation suivante : Lx2/F1 +2 Ly2/F22=1. - Le premier seuil prédéterminé est choisi entre 6m/s2 et 15m/s2, et le second seuil prédéterminé est choisi entre 15m/s2 et 25m/s2. - Le véhicule ferroviaire comporte deux cabines d'extrémités, chaque cabine 15 d'extrémité logeant un accéléromètre bidirectionnel respectif. - Lors de son utilisation, l'une des cabines d'extrémité est une cabine avant accueillant un conducteur, et l'autre des cabines d'extrémités est une cabine arrière, les moyens de commande étant configurés pour ne prendre en compte que l'accéléromètre bidirectionnel de la cabine avant. 20 - Le véhicule ferroviaire comporte des moyens d'enregistrement d'évènements, propres à enregistrer des informations lorsque la condition prédéfinie est remplie. - Les informations comportent au moins l'une des informations suivantes : localisation du véhicule, vitesse du véhicule, valeur de la première accélération mesurée et/ou de la seconde accélération mesurée, et/ou application d'un freinage préalable au 25 moment où la condition prédéfinie est remplie. L'invention concerne également un procédé de freinage d'urgence dans un véhicule ferroviaire tel que défini précédemment, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - surveillance de la première accélération et/ou de la seconde accélération, 30 - commande d'un freinage d'urgence lorsque la première accélération mesurée et/ou la seconde accélération mesurée remplit au moins une condition prédéfinie. Avantageusement, l'au moins une condition prédéfinie est choisie parmi les suivantes : - la première accélération mesurée dépasse un premier seuil prédéterminé ; 35 - la seconde accélération mesurée dépasse un second seuil prédéterminé ; 3 - dans un système de coordonnées cartésiennes en deux dimensions associé à l'accéléromètre, représentant sur un premier axe une accélération longitudinale et sur un deuxième axe, différent du premier axe, une accélération transversale, et ayant pour centre un point correspondant à des accélérations longitudinale et transversale nulles, 5 alors un point ayant pour coordonnées suivant le premier axe la première accélération mesurée et pour coordonnées suivant le deuxième axe la seconde accélération mesurée est en dehors d'une surface pleine prédéfinie comprenant un point ayant pour coordonnées suivant le premier axe le premier seuil et un autre point ayant pour coordonnées suivant le deuxième axe le deuxième seuil. 10 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux figures annexées parmi lesquelles : la figure 1 représente schématiquement un véhicule ferroviaire selon un exemple de mode de réalisation de l'invention, au cours d'une collision 15 avec un véhicule automobile ; la figure 2 est un graphique représentant la zone d'activation d'un freinage d'urgence du véhicule de la figure 1 en termes de seuil. On a représenté partiellement sur la figure 1 un véhicule ferroviaire 10 selon un exemple de mode de réalisation de l'invention. 20 Le véhicule ferroviaire 10 est par exemple un tramway, destiné à circuler en ville, à proximité d'autres véhicules, notamment des véhicules automobiles, légers ou poids lourds. Le véhicule ferroviaire 10 comporte deux cabines d'extrémité 12, chacune agencée à une extrémité du véhicule ferroviaire 10. Les deux cabines d'extrémité 12 sont 25 identiques, si bien qu'une seule sera décrite. En fonction du sens de déplacement du véhicule ferroviaire 10, l'une des cabines d'extrémité 12 est appelée cabine avant, et l'autre cabine arrière. Sur la figure 1, seule la cabine avant 12 est représentée. La cabine avant 12 est celle accueillant un conducteur du véhicule ferroviaire. 30 Le véhicule ferroviaire 10 comporte deux caisses d'extrémité 14, comportant chacune l'une respective des cabines d'extrémité 12. Les deux caisses d'extrémité 14 sont identiques, si bien qu'une seule sera décrite. En fonction du sens de déplacement du véhicule ferroviaire 10, l'une des caisses d'extrémité 14 est appelée caisse avant, et l'autre caisse arrière. Sur la figure 1, seule la caisse avant 12 est représentée. 35 Dans l'exemple décrit, chaque caisse d'extrémité 14 comporte au moins un bogie 16, équipé d'un dispositif de freinage 17. 4 Le véhicule ferroviaire 10 comporte généralement au moins une caisse intermédiaire 18, comprenant de manière optionnelle au moins un bogie de préférence équipé d'un dispositif de freinage. Le véhicule ferroviaire 10 comporte des moyens de freinage d'urgence 20, reliés 5 au dispositif de freinage de chaque bogie, et propres à engager un freinage d'urgence lorsque certaines conditions prédéfinies sont remplies. Le véhicule ferroviaire 10 selon l'invention comporte au moins un accéléromètre bidirectionnel 22, mesurant une première accélération dans une direction longitudinale X et une seconde accélération dans une direction transversale Y perpendiculaire à la 10 direction longitudinale. L'accéléromètre 22 est logé dans la cabine avant 12. Avantageusement, un autre accéléromètre est logé de la même manière dans la cabine arrière. L'accéléromètre 22 est par exemple logé dans une armoire électrique de la cabine avant 12. En variante, l'accéléromètre 22 est logé sur une traverse de châssis de la 15 cabine avant 12 ou de la caisse d'extrémité avant. Le véhicule ferroviaire 10 comporte des moyens 24 de commande des moyens de freinage d'urgence 20, reliés d'une part à l'accéléromètre 22 et d'autre part aux moyens de freinage d'urgence 20. Ces moyens de commande 24 sont configurés pour commander un freinage d'urgence lorsque la première accélération mesurée dépasse un 20 premier seuil prédéterminé F1 et/ou que la seconde accélération mesurée dépasse un second seuil prédéterminé F2. Avantageusement, les moyens de commandes sont configurés pour commander un freinage d'urgence lorsque, dans un système de coordonnées cartésiennes en deux dimensions associé à l'accéléromètre, représentant sur un premier axe, choisi parmi un 25 axe des abscisse et un axe des ordonnées, une accélération longitudinale et sur un deuxième axe, choisi parmi un axe des abscisse et un axe des ordonnées et différent du premier axe, une accélération transversale, et ayant pour centre un point correspondant à des accélérations longitudinale et transversale nulles, alors un point ayant pour coordonnées suivant le premier axe la première accélération mesurée et pour 30 coordonnées suivant le deuxième axe la seconde accélération mesurée est en dehors d'une surface pleine prédéfinie comprenant un point ayant pour coordonnées suivant le premier axe le premier seuil (F1) et un autre point ayant pour coordonnées suivant le deuxième axe le deuxième seuil (F2). Par exemple, la surface pleine est une surface rectangulaire définie par un 35 rectangle centré sur le centre du repère de coordonnées cartésiennes et passant par les points ayant les coordonnées suivantes : (0 ; F2), (0 ; -F2), (F1 ; 0), (-F1 ; 0). 5 Préférentiellement, la surface pleine est une surface elliptique définie par une ellipse 1 (représentée sur la figure 2), centrée sur le centre du repère de coordonnées cartésiennes et de demi-grand axe F1 et de demi-petit axe F2. Plus précisément, l'ellipse est centrée sur le centre du repère de coordonnées cartésiennes et les points, de 5 coordonnées suivant le premier axe Lx et de coordonnées suivant le deuxième axe Ly, formant l'ellipse vérifient l'équation suivante : Lx2/F1 +2 Ly2/F22=1. La surface pleine prédéfinie correspond à un seuil de déclenchement du freinage d'urgence. La figure 1 comporte un graphique montrant une évolution de la seconde 10 accélération au cours du temps. Un même graphique peut être tracé pour la première accélération, de manière identique. La première ou seconde accélération reste en dessous du premier ou second seuil prédéfini en service normal. Toutefois, en cas de collision avec un autre véhicule 26, la première et/ou seconde accélération varient brusquement et fortement. Le point formé par 15 la première accélération et par la seconde accélération se retrouve ainsi en dehors de l'ellipse 1 de la figure 2. On notera que, lorsque la collision est transversale, comme cela est représenté sur la figure, c'est la seconde accélération, selon la direction transversale Y, qui dépasse le second seuil prédéfini. En revanche, lorsque la collision est frontale, c'est la première 20 accélération, selon la direction longitudinale X, qui dépasse le premier seuil prédéfini. Toutefois le fait d'utiliser la surface pleine elliptique comme seuil de déclenchement du freinage d'urgence permet de détecter en plus des chocs frontaux et des chocs transversaux, les chocs de travers (à la fois frontaux et transversaux) de manière précise. 25 Le premier seuil prédéfini est par exemple compris entre 6 m/s2 et 15 m/s2 et le second seuil prédéfini est par exemple compris entre 15m/s2 et 25m/s2. Ainsi, lorsque le point formé par l'accélération longitudinale et par l'accélération transversale est en dehors de l'ellipse 1 de la figure 2, les moyens de commande 24 en déduisent que le véhicule ferroviaire 10 se trouve en situation de collision, et commandent 30 donc immédiatement un freinage d'urgence. De manière optionnelle, les moyens de commande 24 sont configurés pour ne prendre en compte que l'accéléromètre bidirectionnel 22 de la cabine avant 12. L'accéléromètre de la cabine arrière est alors désactivé, ou ses relevés ne sont pas pris en compte par les moyens de commande 24. En effet, si un choc intervient sur la cabine 35 arrière 22 et provoque un déraillement du dernier bogie de la caisse arrière 14, le véhicule ferroviaire 10, de par sa vitesse et du fait que les bogies précédents sont toujours sur les 6 rails, devraient remettre la caisse arrière 14 dans l'alignement des rails et ré-enrailler le dernier bogie. De manière optionnelle, les moyens de commande 24 sont configurés pour n'engager un freinage d'urgence que si la vitesse du véhicule ferroviaire 10 est supérieure 5 à une vitesse minimale prédéfinie, par exemple 3 km/h. Avantageusement, le véhicule ferroviaire comporte des moyens d'enregistrement d'évènements, propres à enregistrer des informations lorsque le point formé par la première accélération et par la seconde accélération se trouve en dehors de l'ellipse 1 de la figure 2. 10 Les informations comportent au moins l'une des informations suivantes : - localisation du véhicule lors de la collision, obtenue par des moyens de localisation classiques, par exemple par GPS ; - vitesse du véhicule lors de la collision, - valeur de la première accélération mesurée et/ou de la seconde accélération 15 mesurée lors de la collision, et/ou - application d'un freinage préalable à la collision. Ces informations sont destinées à être analysées, afin par exemple de détecter des facteurs de risques (carrefour dangereux, vitesse trop importante sur une section de voie particulière, etc.), en vue d'appliquer des correctifs pour éviter des collisions futures. 20 On notera que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation précédemment décrit, REVENDICATIONS1. Véhicule ferroviaire (10), notamment tramway, comportant des moyens (20) de freinage d'urgence, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un accéléromètre bidirectionnel (22), mesurant une première accélération dans une direction longitudinale (X) et une seconde accélération dans une direction transversale (Y), et des moyens (24) de commande des moyens de freinage d'urgence (20), configurés pour commander un freinage d'urgence lorsque la première accélération mesurée et/ou la seconde accélération mesurée remplit au moins une condition prédéfinie. 2. Véhicule ferroviaire (10) selon la revendication 1, dans lequel l'au moins une condition prédéfinie est choisie parmi les suivantes : - la première accélération mesurée dépasse un premier seuil (F1) prédéterminé ; - la seconde accélération mesurée dépasse un second seuil (F2) prédéterminé ; - dans un système de coordonnées cartésiennes en deux dimensions associé à l'accéléromètre, représentant sur un premier axe une accélération longitudinale et sur un deuxième axe, différent du premier axe, une accélération transversale, et ayant pour centre un point correspondant à des accélérations longitudinale et transversale nulles, alors un point ayant pour coordonnées suivant le premier axe la première accélération mesurée et pour coordonnées suivant le deuxième axe la seconde accélération mesurée est en dehors d'une surface pleine prédéfinie comprenant un point ayant pour coordonnées suivant le premier axe le premier seuil (F1) et un autre point ayant pour coordonnées suivant le deuxième axe le deuxième seuil (F2). 3. Véhicule ferroviaire (10) selon la revendication 2, dans lequel les moyens de freinage d'urgence sont configurés avec la surface pleine formée par une surface elliptique définie par une ellipse centrée sur le centre du repère de coordonnées cartésiennes et pour laquelle les points de coordonnées suivant le premier axe Lx et de coordonnées suivant le deuxième axe Ly formant l'ellipse vérifient l'équation suivante : Lx2/F1 2 ± 42/F22=1. 4. Véhicule ferroviaire (10) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le premier seuil prédéterminé est choisi entre 6m/s2 et 15m/s2, et le second seuil prédéterminé est choisi entre 15m/s2 et 25m/s2. 8 5. Véhicule ferroviaire (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant deux cabines d'extrémités (12), chaque cabine d'extrémité (12) logeant un accéléromètre bidirectionnel (22) respectif. 5 6. Véhicule ferroviaire (10) selon la revendication 5, dans lequel, lors de son utilisation, l'une des cabines d'extrémité (12) est une cabine avant accueillant un conducteur, et l'autre des cabines d'extrémités est une cabine arrière, les moyens de commande (24) étant configurés pour ne prendre en compte que l'accéléromètre bidirectionnel (22) de la cabine avant (12). 10 7. Véhicule ferroviaire (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant des moyens d'enregistrement d'évènements, propres à enregistrer des informations lorsque la condition prédéfinie est remplie. 15 8. Véhicule ferroviaire (10) selon la revendication 7, dans lequel les informations comportent au moins l'une des informations suivantes : - localisation du véhicule, - vitesse du véhicule, - valeur de la première accélération mesurée et/ou de la seconde accélération 20 mesurée, et/ou - application d'un freinage préalable au moment où la condition prédéfinie est remplie. 9. Procédé de freinage d'urgence dans un véhicule ferroviaire (10) selon l'une 25 quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - surveillance de la première accélération et/ou de la seconde accélération, - commande d'un freinage d'urgence lorsque la première accélération mesurée et/ou la seconde accélération mesurée remplit l'au moins une condition prédéfinie. 30 10. Procédé de freinage d'urgence selon la revendication 9, dans lequel l'au moins une condition prédéfinie est choisie parmi les suivantes : - la première accélération mesurée dépasse un premier seuil (F1) prédéterminé ; - la seconde accélération mesurée dépasse un second seuil (F2) prédéterminé ; 35 - dans un système de coordonnées cartésiennes en deux dimensions associé à l'accéléromètre, représentant sur un premier axe une accélération longitudinale et sur un 9 deuxième axe, différent du premier axe, une accélération transversale, et ayant pour centre un point correspondant à des accélérations longitudinale et transversale nulles, alors un point ayant pour coordonnées suivant le premier axe la première accélération mesurée et pour coordonnées suivant le deuxième axe la seconde accélération mesurée 5 est en dehors d'une surface pleine prédéfinie comprenant un point ayant pour coordonnées suivant le premier axe le premier seuil (H) et un autre point ayant pour coordonnées suivant le deuxième axe le deuxième seuil (F2). 10