Brevet FR3076269A1 — publié le 20190705

-1- « Procede et dispositif de mesure temps-reel de ('adherence roue-rail » L'invention concerne un procede et un dispositif de mesure temps-reel de ('adherence roue-rail. Le domaine de ('invention est le domaine de la securite ferroviaire, et plus particulierement, le domaine de la mesure de ('adherence roue-rail. ETAT DE LA TECHNIQUE L'adherence roue-rail influence de fawn considerable les performances de freinage des vehicules ferroviaires. C'est un parametre important pour assurer une exploitation optimale et securisee du reseau ferroviaire. Pour garantir une telle exploitation, les files de rails doivent etre controlees regulierement pour maintenir une adherence roue-rail favorable a une exploitation securisee. On connait les methodes de nettoyage preventif des files de rails pour limiter les depots nuisant a ('adherence tels que des feuilles mortes, pollution, depot d'huile, etc. Ces methodes necessitent ('intervention d'operateurs. Elles sont donc coOteuses, complexes a realiser et peu fiables. On connait aussi les methodes de detection de depots par traitement d'image, utilisant des cameras soit embarquees sur le vehicule ferroviaire soit disposees le long des voies ferrees. Ces methodes font intervenir un nombre de cameras croissant avec la longueur de la voie ferree a surveiller. Elles sont coOteuses et complexes a mettre en oeuvre et imprecises. Un but de la presente invention est de remedier a ces inconvenients. Un autre but de la presente invention est de proposer un procede et un dispositif de mesure de ('adherence roue-rail moins coOteux. Un autre but de la presente invention est de proposer un procede et un dispositif de mesure de ('adherence roue-rail plus précis. Un autre but de la presente invention est de proposer un procede et un dispositif de mesure de ('adherence roue-rail plus simple a mettre en oeuvre. Un autre but de la presente invention est de proposer un procede et un dispositif de mesure de ('adherence roue-rail plus fiable. -2- EXPOSE DE L'INVENTION Au moins un des objectifs precites est atteint par un procede de determination de ('adherence roue-rail, pour un vehicule ferroviaire circulant sur 5 une vole ferree, mettant en oeuvre une roue, dite de mesure, en rotation sur une file de rail de ladite vole ferree, ledit procede comprenant au moins une iteration d'une phase, dite de caracterisation, comprenant les &apes suivantes : - une application d'un couple resistant a ladite roue de mesure, - une application d'une force d'appui a ladite roue de mesure, 10 perpendiculaire a ladite vole ferree, - une mesure de Ia vitesse angulaire de ladite roue de mesure, et - une determination d'un etat de glissement ou d'un etat d'adherence en fonction de ladite vitesse angulaire et d'une vitesse angulaire de reference. 15 Avec le procede selon l'invention, l'etat de glissement ou d'adherence est determine, de fawn simple, en mettant en oeuvre une roue de mesure disposee contre une file de rail, deplacee le long de Ia voie ferree, par exemple par un vehicule ferroviaire, de sorte que ladite roue de mesure se met en rotation lors dudit deplacement. 20 Le procede selon l'invention est donc moins coOteux et plus simple a realiser, parce qu'il ne necessite par ('installation de cameras couteuses le long de Ia voie ferree L'etat de glissement ou non peut etre determine pour differentes valeurs du couple resistant et en tout point de Ia voie ferree sans intervention d'operateurs. 25 II permet de realiser une mesure plus complete. De plus, Ia force d'appui permet, d'une part, de maintenir un contact continu entre Ia roue de mesure et Ia file de rail, et d'autre part d'absorber les debattements verticaux du vehicule ferroviaire sur lequel est montee ladite roue de mesure. Le procede selon l'invention est ainsi plus précis et plus fiable. 30 Dans un mode de realisation prefere, la roue de mesure peut etre montee sur un vehicule ferroviaire. -3- Avantageusement, le procede selon l'invention peut comprendre, pour un etat d'adherence, une etape de calcul de ('adherence en fonction du couple resistant et de Ia force d'appui. En effet, le couple resistant applique a Ia roue de mesure une force 5 tangentielle, parallele a Ia file de rail, et qui s'oppose a Ia rotation de Ia roue de mesure. Le calcul de ('adherence est ainsi plus direct. Par vitesse, on entend une vitesse angulaire ou une vitesse lineaire deduite a partir de la vitesse angulaire. 10 Un etat d'adherence peut etre determine lorsque la vitesse de la roue de mesure est &gale a la vitesse de reference. Un etat de glissement peut etre determine lorsque la vitesse de la roue de 15 mesure est differente de, en particulier inferieure a, la vitesse de reference. Dans un mode de realisation prefere, le procede selon l'invention peut comprendre une etape de determination de la vitesse de reference par mesure de la vitesse angulaire d'une roue, dite de reference, identique a la roue de 20 mesure et soumise a la force d'appui et non soumise au couple resistant. La roue de mesure et la roue de reference peuvent etre agencees sur un vehicule ferroviaire ou solidaire de celui-ci. En particulier, la roue de reference peut etre agencee a proximite de la roue de mesure. 25 Dans un mode de realisation particulier, le procede selon l'invention peut comprendre une etape de determination de la vitesse de reference en fonction d'une dorm& fournie par un anti-enrayeur d'un vehicule ferroviaire, et en particulier d'un vehicule ferroviaire sur lequel est montee la roue de mesure. 30 Dans ce cas, l'etape de determination de la vitesse de reference peut prendre en compte, en outre, au moins une caracteristique de la roue de mesure, par exemple ses dimensions. Dans un autre mode de realisation, le procede selon l'invention peut 35 comprendre une etape de determination de la vitesse de reference en fonction -4- d'une vitesse lineaire de la roue de mesure, obtenue par un capteur de vitesse par exemple un radar, et d'une caracteristique de la roue de mesure, par exemple ses dimensions. 5 Le couple resistant peut etre prealablement predetermine en fonction d'une caracteristique du vehicule ferroviaire, par exemple une caracteristique relative au freinage dudit vehicule, et d'une caracteristique de la roue de mesure. En particulier, le couple resistant peut etre le couple obtenu lors d'un freinage standard du vehicule ferroviaire. 10 Preferentiellement, le procede selon l'invention peut comprendre, pour un etat de glissement, une etape de memorisation d'une position de mesure correspondant audit etat de glissement et/ou d'au moins une dorm& meteorologique correspondant au moment de detection dudit etat de glissement. 15 Le procede selon l'invention peut comprendre, pour un etat de glissement, une etape de memorisation d'un point kilometrique du vehicule ferroviaire et/ou d'une heure de passage et/ou d'une dorm& meteorologique. Le procede selon l'invention peut comprendre une etape de transmission des donnees memorisees a un serveur distant gerant la voie ferree sur laquelle 20 circule le vehicule. Avantageusement, le procede selon l'invention peut comprendre une etape de reinitialisation, prealable a la phase de caracterisation, comprenant une etape d'application d'un couple resistant nul de sorte a obtenir un etat d'adherence. 25 La phase de reinitialisation peut etre suivie d'une etape reiterable de determination d'un etat de glissement ou non jusqu'a determination d'un etat d'adhérence. Dans une version de realisation, le procede selon l'invention peut 30 comprendre une etape de determination d'une valeur seuil du couple resistant correspondant a une limite entre un etat d'adherence et un etat de glissement, ladite etape de determination comprenant : - une premiere iteration de la phase de caracterisation avec une valeur maximale de couple resistant, de sorte a obtenir un etat de glissement, 35 et -5- - au moins une iteration suivante de ladite phase de caracterisation en diminuant la valeur du couple, par rapport a !Iteration precedente, jusqu'a detection d'un etat d'adherence. La valeur maximale du couple resistant peut etre predeterminee en 5 fonction d'une caracteristique du vehicule ferroviaire, par exemple une caracteristique relative au freinage dudit vehicule, et/ou d'une caracteristique de la roue de mesure et/ou d'une caracteristique relative a la file de rail. En particulier, la valeur maximale du couple peut etre choisie de sorte a obtenir un etat de glissement pour un vehicule donne. 10 La valeur du couple peut etre diminuee par pas variable ou constant predetermine en fonction d'une caracteristique du vehicule, telle que sa vitesse, et/ou une caracteristique de la file de rail et/ou de la roue de mesure. Le procede selon l'invention peut comprendre une etape de memorisation de la valeur du couple seuil pour laquelle l'etat d'adherence a ete detecte et/ou 15 une etape de calcul de !'adherence pour ladite valeur seuil du couple resistant. En particulier, l'etape de determination de la valeur seuil du couple resistant peut etre reiteree pour des vitesses du vehicule ferroviaire differentes et/ou sur une duree predeterminee et/ou pour differents etats de fonctionnement de la file de rail, par exemple pour une file de rail humide, seche ou usee. 20 Le procede selon l'invention peut comprendre une phase de reinitialisation prealable a la premiere iteration de la phase de caracterisation de l'etape de determination de la valeur seuil du couple resistant. 25 Suivant un aspect de l'invention, it est propose un dispositif de determination de !'adherence roue-rail pour un vehicule ferroviaire circulant sur une voie ferree comprenant : - une roue, dite de mesure, en rotation sur une file de rail de la voie ferree, 30 - un moyen d'application d'une force d'appui a ladite roue de mesure, perpendiculaire a ladite voie ferree, - un moyen de freinage configure pour appliquer un couple resistant a la rotation de ladite roue de mesure, et - un moyen de calcul ; 35 configures pour mettre en oeuvre les &apes du procede selon l'invention -6- La roue de mesure peut avoir des dimensions inferieures aux dimensions des roues motrices d'un vehicule ferroviaire. La roue de mesure peut etre agencee au niveau d'un essieu d'un vehicule, en particulier l'essieu en tete du vehicule. La roue de mesure peut etre entrain& 5 en rotation par le deplacement du vehicule ferroviaire. Le moyen d'application de la force d'appui peut etre un amortisseur pneumatique ou un dispositif hydraulique, ou encore un verin electrique. Le moyen de freinage peut etre un moteur capable de supporter une vitesse angulaire maximale engendree par le deplacement du vehicule. Le moteur peut 10 etre alimente par l'energie, stock& ou fournie, par le vehicule ferroviaire. Alternativement, ou en plus, le moyen de freinage peut comprendre un reducteur de vitesse entraine par le vehicule ferroviaire. Le moyen de calcul peut communiquer des donnees au systeme de controle d'un vehicule ferroviaire. 15 Dans un mode de realisation avantageux, le dispositif selon l'invention peut comprendre : - une roue, dite de reference, identique a la roue de mesure, en rotation sur la file de rail, et 20 - un moyen d'application de la force d'appui a ladite roue de reference. Le moyen d'application de la force d'appui peut etre un amortisseur pneumatique ou un dispositif hydraulique, ou encore un verin hydraulique. La roue de reference peut etre agencee a proximite de la roue de mesure et sur la meme file de rail. 25 Le dispositif selon l'invention peut comprendre un moyen d'affichage des donnees relatives a un etat de glissement ou non et/ou a la valeur de ('adherence. 30 Le dispositif selon l'invention peut etre embarque dans un vehicule ferroviaire. -7- Suivant un aspect de l'invention, il est propose un vehicule ferroviaire equipe du dispositif selon l'invention, ou de moyens configures pour mettre en oeuvre le procede selon l'invention. Le vehicule ferroviaire peut etre un train ou un tram ou un bogie ou un 5 wagon ou tout autre vehicule apte a rouler sur la voie ferree. DESCRIPTION DES FIGURES ET MODES DE REALISATION D'autres avantages et caracteristiques apparaltront a ('examen de la 10 description detainee d'exemples de realisation nullement Iimitatifs, et des dessins annexes sur lesquels : - Ia FIGURE 1 est une representation schernatique d'un exemple du procede selon l'invention ; et - Ia FIGURE 2 est une representation schernatique d'un exemple du 15 dispositif selon l'invention. II est bien entendu que les modes de realisation qui seront decrits dans Ia suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une selection de caracteristiques decrites par Ia suite isolees des autres caracteristiques decrites, si cette selection de 20 caracteristiques est suffisante pour conferer un avantage technique ou pour differencier l'invention par rapport a l'etat de Ia technique anterieure. Cette selection comprend au moins une caracteristique de preference fonctionnelle sans detail structure!, ou avec seulement une partie des details structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conferer un avantage technique ou 25 pour differencier l'invention par rapport a l'etat de Ia technique anterieure. La FIGURE 1 est une representation schernatique d'un exemple du procede selon l'invention. 30 Le procede 100 est prevu pour determiner ('adherence roue-rail d'un vehicule ferroviaire circulant sur une voie ferree. Le procede 100 met en oeuvre une roue, dite de mesure, en rotation sur une file de rail de ladite voie ferree. Le procede 100 comprend une phase 102, dite de caracterisation, comprenant une premiere etape 104 d'application d'un couple resistant 35 s'opposant a la rotation de la roue de mesure et d'une force d'appui -8- perpendiculaire a la file de rail. Le couple resistant peut etre genere et regule par un moteur dedie. La force d'appui peut etre generee par un dispositif pneumatique ou par un dispositif hydraulique, ou encore par un verin electrique. La phase de caracterisation 102 comprend ensuite une etape 106 de 5 mesure de la vitesse angulaire de la roue de mesure. Ladite vitesse peut etre mesuree par un capteur de vitesse dedie ou par une mesure du courant necessaire au moteur pour produire le couple resistant. La phase de caracterisation 102 comprend ensuite une etape 108 de determination d'un etat de glissement en fonction de la vitesse mesuree a l'etape 10 106 et d'une vitesse de reference predeterminee. Un etat de glissement est determine si la vitesse de la roue de mesure est differente de la vitesse de reference. Le procede 100 comprend aussi une etape 110 de memorisation de donnees de position, lorsque la phase de caracterisation 102 detecte un etat de 15 glissement. L'etape 110 peut memoriser des donnees relatives a l'environnement du vehicule ferroviaire, telles que son point kilometrique sur la voie ferree, les conditions meteorologiques, son heure de passage, etc. Le procede 100 comprend ensuite une phase de reinitialisation 112 prevue pour obtenir un etat d'adherence avant de reiterer la phase de caracterisation 20 102. La phase de reinitialisation 112 comprend une etape 114 de raise a zero du couple resistant. La force d'appui est maintenue durant cette etape 114. La phase de reinitialisation 112 comprend ensuite une etape 116 de mesure de la vitesse angulaire de la roue de mesure. 25 La phase de reinitialisation 112 comprend aussi une etape 118 de determination d'un etat d'adherence en fonction de la vitesse mesuree a l'etape 106 et la vitesse de reference. Un etat d'adherence est determine si la vitesse de la roue de mesure est &gale a la vitesse de reference. 30 La FIGURE 2 est une representation schernatique d'un exemple du dispositif selon ('invention. Le dispositif 200 est configure pour determiner une adherence roue-rail pour un vehicule ferroviaire 202 circulant sur une voie ferree. Le dispositif 200 35 peut mettre en oeuvre le procede 100 de la FIGURE 1. -9- Le dispositif 200 comprend une roue 204, dite de mesure, en rotation sur une file de rail 206 de ladite voie ferree. La roue de mesure 204 est agencee derriere l'essieu en tete du vehicule 202, et est entrain& par le deplacement du vehicule suivant la direction 208. 5 Le dispositif 200 comprend aussi un moyen 210, dit d'appui, configure pour appliquer une force d'appui 212 a la roue de mesure 204. Le moyen d'appui 210 peut etre un amortisseur pneumatique configure pour controler la force d'appui 212. En outre, le dispositif 200 comprend un moteur 214 agence pour appliquer 10 un couple resistant 216 a la rotation de la roue de mesure 204. Le moteur 214 determine aussi la vitesse de la roue de mesure 204 en fonction de sa consommation pour generer le couple resistant 216. Alternativement, le dispositif 200 peut comprendre un encodeur pour mesurer la vitesse de rotation de la roue de mesure 204. 15 Le dispositif 200 comprend une roue 218, dite de reference, identique a la roue de mesure 204 et agencee sur la merne file de rail 206. La roue de reference 218 est entrain& en rotation par le deplacement du vehicule 202 et est soumise uniquement a la force d'appui 212 engendree par le moyen d'appui 210. La roue de reference 218 comprend un capteur de vitesse 220 configure 20 pour mesurer une vitesse, dite de reference, de la roue de reference 218. Le dispositif 200 comprend aussi un moyen de calcul 222 configure pour determiner un etat de glissement ou d'adherence de la roue de mesure 204 en fonction de la vitesse de la roue de mesure 204 et de la vitesse de la roue de reference 218. Le moyen de calcul 222 calcule aussi la valeur de ('adherence, 25 pour un etat d'adherence, en fonction du couple resistant 216 et de la force d'appui 212. Le moyen de calcul 222 peut envoyer des consignes de commande au moteur 214, telles qu'un couple resistant 216 desire, ou au moyen d'appui 210, telles qu'une valeur de force d'appui 212 desiree. Le moyen de calcul 222 peut recevoir les vitesses de la roue de mesure 204 et de la roue de reference 30 218 mesurees par le moteur 214 et/ou le capteur 220. Bien sir, l'invention n'est pas limit& aux exemples qui viennent d'être REVENDICATIONSI. Procede (100) de determination de ('adherence roue-rail, pour un vehicule ferroviaire (202) circulant sur une vole ferree, mettant en oeuvre une roue (204), dite de mesure, en rotation sur une file (206) de rail de ladite vole ferree, ledit procede (100) comprenant au moins une iteration d'une phase (102), dite de caracterisation, comprenant les &apes suivantes : - une application (104) d'un couple resistant (216) a ladite roue de mesure (204), - une application (104) d'une force d'appui (212) a ladite roue de mesure (204), perpendiculaire a ladite vole ferree, - une mesure (106) de la vitesse angulaire de ladite roue de mesure (204), et - une determination (108) d'un etat de glissement ou d'un etat d'adherence en fonction de ladite vitesse angulaire et d'une vitesse angulaire de reference. 2. Procede (100) selon la revendication precedente, caracterise en ce qu'il comprend, pour un etat d'adherence, une etape de calcul de ('adherence en fonction du couple resistant (216) et de la force d'appui (212). 3. Procede (100) selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce qu'il comprend une etape de determination de la vitesse de reference par mesure de la vitesse angulaire d'une roue (218), dite de reference, identique a la roue de mesure (204) et soumise a la force d'appui (212) et non soumise au couple resistant (216). 4. Procede (100) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caracterise en ce qu'il comprend une etape de determination de la vitesse de reference en fonction d'une dorm& fournie par un anti-enrayeur d'un vehicule ferroviaire (202), et en particulier d'un vehicule ferroviaire sur lequel est montee la roue de mesure. 5. Procede (100) selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce qu'il comprend, pour un etat de glissement, une memorisation (110) d'une position de mesure correspondant audit etat de glissement et/ou d'au moins une dorm& meteorologique correspondant au moment de detection dudit etat de glissement. 6. Procede (100) selon l'une quelconque des revendications precedentes, 5 caracterise en ce qu'il comprend une etape (112) de reinitialisation, prealable la phase de caracterisation (102), comprenant une application d'un couple resistant nul de sorte a obtenir un etat d'adherence. 7. Procede (100) selon l'une quelconque des revendications precedentes, 10 caracterise en ce qu'il comprend une etape de determination d'une valeur seuil du couple resistant correspondant a une limite entre un etat d'adherence et un etat de glissement, ladite etape de determination comprenant : - une premiere iteration de la phase de caracterisation (102) avec une valeur maximale de couple resistant (216), de sorte a obtenir un etat de 15 glissement, et - au moins une iteration suivante de ladite phase de caracterisation en diminuant la valeur du couple (216), par rapport a !Iteration precedente, jusqu'a detection d'un etat d'adherence. 20 8. Dispositif (200) de determination de !'adherence roue-rail pour un vehicule ferroviaire (202) circulant sur une voie ferree comprenant : - une roue (204), dite de mesure, en rotation sur une file de rail (206) de la voie ferree, - un moyen (210) d'application d'une force d'appui (212) a ladite roue de 25 mesure (204), perpendiculaire a ladite voie ferree, - un moyen (214) de freinage configure pour appliquer un couple resistant (216) a la rotation de ladite roue de mesure (204), et - un moyen (222) de calcul ; configures pour mettre en oeuvre les &apes du procede (100) selon l'une 30 quelconque des revendications precedentes. 9. Dispositif (200) selon la revendication precedente, caracterise en ce qu'il comprend : - une roue (218), dite de reference, identique a la roue de mesure (204), 35 en rotation sur la file de rail (206), et -12- - un moyen (210) d'application de la force d'appui (212) a ladite roue de reference (218). 10.Vehicule (202) ferroviaire equipe du dispositif (200) selon I'une quelconque 5 des revendications 8 ou 9, ou de moyens configures pour mettre en oeuvre le procede (100) selon I'une quelconque des revendications 1 a 7.