Brevet FR3131563A1 — publié le 20230707

Problème technique Effectuer des trajets porte à porte nécessite souvent d’emprunter plusieurs modes de transport ou des véhicules individuels polluants. Ceci est valable pour les personnes comme pour les marchandises. Actuellement différents moyens de transports existent : Par la route : le camion, le car ou la voiture individuelle sont facile d’utilisation et répondent au besoin du trajet porte à porte mais saturent les installations routières et sont responsables d’une part importante de la pollution atmosphérique Par le rail : le rail est un des systèmes pas ou peu polluant mais n’offre pas la souplesse du mode routier, notamment ne ce qui concerne les derniers kilomètres pour répondre au besoin du trajet porte à porte. Les installations ferroviaires (catégorie 7 à 9) sont difficilement rentables parce qu’il y a peu de trafic. Par des modes mixtes : le transport de camion sur des wagons répond aux besoins de transport de marchandises porte à porte mais possède des contraintes fortes de chargement, de disponibilité de l’infrastructure ferroviaire, de gabarits, … les trajets effectués sur route restent polluants, souvent dans des zones à forte densité de population (livraisons terminales). Solution technique L’invention concerne un nouveau moyen de transport multimodal rail-route rapide, agile, robuste et non polluant pour les marchandises et les personnes, compatible avec toutes les infrastructures existantes. Ce mode de transport permet d’effectuer des trajets porte à porte sans rupture de charge et sans émettre de gaz à effet de serre. Ce système de transport se base sur des véhicules rail-route qui sont capables de se relier entre eux pour constituer un convoi ferroviaire. Véhicule multimodal et interfaces L’invention concerne un nouveau type de véhicule multimodal rail-route et ses interfaces. Un document de description de la présente invention a déjà été joint à une enveloppe Soleau. Enveloppe Soleau déposée le 4 novembre 2021 à 18h40 (Dossier DSO000103065). Un dépôt de marque est envisagé. Véhicule multimodal rail-route Pour la suite du document, les véhicules sont numérotés de 1 à n en partant de la locomotive. Ainsi, le premier véhicule immédiatement derrière la locomotive est le véhicule numéro 1, le dernier véhicule du convoi est le véhicule (n). Entre ces véhicules, le véhicule (j) précède le (j+1) et est situé immédiatement derrière le véhicule (j-1) dans le sens de la marche. Les représentations ne préjugent pas du design définitif du système et ne sont là que pour expliquer les principes fonctionnels. principe de numérotation des véhicules dans le convoi Le véhicule possède une motorisation électrique et les deux types d’essieux rail et route avec un bogie moteur. Ce véhicule multimodal est articulé et peut prendre la forme d’un camion ou d’un bus ou autre (porte container, porte auto, …). La fonction rail est assuré par un bogie plutôt qu’un essieu seul pour permettre l’articulation du convoi ainsi que pour respecter la charge à l’essieu (22,5 t/essieu pour un véhicule de 44 t maximum pour respecter les normes routières). Le véhicule possède deux positions pour circuler : Position basse : bogie ferroviaire remonté et pneus au sol. La plateforme est un véhicule routier classique (camion, bus ou autre) et peut circuler sur les routes existantes. Les hauteurs de caisses sont compatibles avec les quais existants pour les camions. Position haute : bogie ferroviaire abaissé, les pneus ne touchent pas le sol. L’arrière du véhicule est remonté par le véhicule adjacent ou par la locomotive de tête si c’est le premier véhicule. Véhicule en configuration routière Véhicule en configuration ferroviaire Le véhicule est articulé comme un camion semi-remorque en mode route ou comme un TGV en mode rail (bogie intermédiaire). En mode rail, les éléments rigides sont constitué de la cabine de l’élément j-1 et de la remorque de l’élément j. L’articulation du convoi se fait sur le bogie ferré entre la remorque et la cabine de chaque véhicule. Le convoi ferroviaire ainsi formé est articulé, motorisé et freiné par des bogies intermédiaires. La commande de la motorisation et du freinage se fait depuis la locomotive de tête. La commande est transmise tout le long du convoi via un circuit électrique de commande qui traverse tous les attelages du convoi. En mode ferré, le rectangle représente un ensemble rigide constitué de la cabine de l’élément j-1 et de la remorque de l’élément j Associés entre eux, les véhicules multimodaux forment un convoi ferroviaire avec bogie intermédiaires, tracté par une locomotive spécifique sur le réseau ferré ou une locomotive existante encadrée par deux bogies dotés de dispositifs de levage et de commande. Ils roulent en autonomie sur le réseau routier. Le véhicule multimodal embarque l’énergie électrique dans des batteries. Ces batteries sont rechargées entre autres lors du parcours rail par le circuit électrique du convoi (issu du transformateur de la locomotive) ou lors des phases de freinage. La motorisation du convoi est répartie sur les véhicules. La présence de batterie peut permettre de courts parcours sur voies non électrifiées. Le bogie moteur assure la liaison rotule entre le support de cabine et le support de chargement (caisse du camion ou zone voyageur du car). Un dispositif de levage est compris dans le bogie et permet de passer du mode route au mode rail pour respecter le gabarit ferroviaire. Entre les bogies, la cabine du véhicule (j) est solidaire de la caisse du véhicule (j+1). Les véhiculent circulent en marche arrière en mode ferré. La dernière cabine est en porte-à-faux. En mode route, le véhicule peut également être un véhicule de transport de personnes Le freinage des véhicules en mode ferré est le même qu’en mode routier (freinage électrique, électromagnétique et mécanique). Il ne semble pas utile d’ajouter un dispositif de freinage pneumatique, chaque véhicule disposant d’un freinage électrique. Interfaces rail-route dans les gares multimodales Un objectif de ce système est de réduire au maximum les adaptations d’infrastructures. Les infrastructures routières ne nécessitent pas d’aménagement. Les infrastructures ferroviaires nécessitent quelques aménagements simples. Ces aménagements ne sont que des adaptations des infrastructures existantes et ne nécessitent pas d’investissements importants. L’essentiel des aménagements consistera à rendre carrossable des accès pour les véhicules décrits dans ce document. Ces interfaces sont composées d’une voie ferroviaire classique et d’un tiroir type voie bétonnée. Les véhicules qui vont se connecter au convoi ferroviaire entrent en marche avant dans le tiroir pour s’aligner entre eux et sur la voie ferrée du tiroir. Un dispositif d’alignement des véhicules avec la voie ferrée est nécessaire pour s’assurer que les véhicules restent alignés avec la voie ferrée lors du refoulement et se présentent dans l’axe de la partie de convoi en attente. exemple d’accouplement entre un convoi ferroviaire (à droite) et de nouveaux véhicules (à gauche) Les véhicules à ajouter reculent ensuite pour se connecter sur le convoi ferroviaire arrêté. Une fois la connexion établie, l’ex dernier véhicule du convoi lève l’arrière du premier véhicule connecté pendant que les autres véhicules passent en mode route vers rail. Fonctionnement du système Principes et portée du système Avec les composants précédemment décrits, l’objectif est de limiter le parcours routier des véhicules. Une autonomie de 200 km semble suffisante pour couvrir l’essentiel de l’Europe et limiter le poids des batteries embarquées. Le réseau ferré doit pouvoir proposer une couverture de l’Europe par des cercles de 100 km de rayon dont le centre seraient des gares multimodales. Dans ces gares, les arrêts doivent s’effectuer en moins de temps qu’un arrêt voyageur classique (3 minutes). Pour être compétitifs, les convois doivent circuler à 160 km/h (des phases intermédiaires à vitesses plus basses seront certainement nécessaires pour la validation du concept). La fréquence des dessertes doit être suffisante à terme pour ne pas avoir à réserver des places (fréquence cible inférieure à 2 sillons par heure). Les véhicules doivent pouvoir se présenter à terme sans avoir réservé de place. Une phase transitoire devra certainement fonctionner sur réservation. En raison des manœuvres de retraits de véhicules d’un convoi, il ne semble pas possible de mixer voyageurs et marchandises sauf si on interdit les descentes individuelles de passagers en mode ferré. De la même façon que les gares pour voyageurs, les gares multimodales doivent permettre la correspondance des plateformes multimodales sur un autre convoi. Insertion d’un ou plusieurs véhicules multimoda ux dans un convoi Ferroviaire Les véhicules à ajouter se connectent au convoi arrêté. Le véhicules à ajouter se sont alignés en mode route au-dessus d’une voie dédiée. Les véhicules à ajouter se connectent les uns aux autres. Une fois le convoi ferroviaire arrivé, son dernier véhicule s’abaisse. Les véhicules à ajouter reculent jusqu’à se connecter au convoi ferroviaire. L’ensemble des véhicules en position basse passent ensuite en mode ferroviaire en déployant leur bogie. Tous les véhicules se retrouvent en position haute, soit en mode ferroviaire. L’ajout d’un véhicule au convoi se fait par l’arrière. La liaison mécanique d’un véhicule sur le convoi s’effectue automatiquement en avançant à vitesse modérée dans le convoi voire de façon autonome. Les liaisons électriques (commande et puissance) se font automatiquement en même temps. Les essais de continuité de la liaison frein, intégrité et puissance sont fait automatiquement grâce aux liaisons électriques (conduite générale électrique au lieu de pneumatique). La mise à jour de la composition du convoi se fait automatiquement (masse, longueur, matières dangereuses). Le contrôle d’intégrité se fait par le retour électrique du dernier véhicule. Les circuits de contrôle d’intégrité devront être doublé. accouplement entre un convoi ferroviaire statique (à gauche) et de nouveaux véhicules en mouvement (à droite) Retrait d’un ou plusieurs véhicules multimoda ux d’un convoi f erroviaire Avant l’arrêt, le véhicule (j) demande sont retrait. Le convoi s’arrête sur une infrastructure prévue à cet effet (voie bétonnée). La locomotive envoie l’ordre de libération du véhicule (j) selon 5 étapes : Le véhicule (j) et le véhicule (j+1) s’abaissent. Pour se faire, le véhicule (j-1) abaisse l’arrière du véhicule (j) et le véhicule (j+1) maintient l’arrière du véhicule (j+2) en position haute tout en descendant. Les pneus des véhicules (j) et (j+1) touchent le sol, leurs bogies sont relevés. L’arrière du convoi s’écarte à partir du véhicule (j+1) afin de laisser la place au pour sortir au véhicule (j). (j+1) est toujours arrêté à la queue du convoi. Le véhicule (j) sort du convoi par ses propres moyens en mode route après avoir été libéré de la liaison arrière par le véhicule (j-1). L’arrière du convoi recule jusqu’à permettre le contact et la liaison entre le véhicule (j+1) et le véhicule (j-1). Une fois la liaison établie, le véhicule (j+1) passe en mode rail en descendant le bogie ferroviaire et son arrière est levé par le véhicule (j-1). Les pneus du véhicule (j+1) ne touchent plus le sol. Tout le convoi est en mode ferroviaire. Une vérification de la continuité du convoi est réalisée. Description schématique des étapes pour retirer un véhicule d’un convoi Le véhicule (j) peut sortir librement en marche avant. S’il y a plusieurs véhicules à sortir, la locomotive commande l’ensembles des mouvements et les mêmes étapes sont réalisées simultanément. Si le véhicule à retirer est le dernier du convoi, il suffit à (j-1) de baisser l’arrière de (j) en même temps que (j) descend et passe en mode routier. Pour conserver la performance du système et notamment les temps d’arrêt courts, toutes ces étapes doivent se faire automatiquement. L’accès à la zone de manouvre doit être interdite aux personnes à pied. Gestion des parcours A l’origine de son parcours, un véhicule donne sa destination. Un algorithme d’optimisation calcule les gares de correspondances pour optimiser le temps de parcours, le coût du parcours et la charge des batteries du véhicule. Aléas En cas d’aléas, une liaison ferroviaire interrompue par exemple, il est toujours possible à un véhicule de prendre le réseau routier à une gare multimodale en amont de l’incident. Le retour sur le réseau ferré peut se faire à la première gare en aval de l’incident où une locomotive est disponible ou alors en rejoignant un autre axe. En cas d’absence d’alimentation électrique sur le réseau ferré, les batteries des véhicules du convoi permettent de dégager la zone non alimentée. Le dispositif permettant la liaison rigide entre l’avant d’un véhicule et l’arrière du véhicule immédiatement adjacent dans le convoi prenant en compte notamment : La liaison mécanique Le levage (respectivement la descente) de l’arrière du véhicule connecté et qui va passer du mode route vers le mode rail (respectivement rail vers route) La liaison des circuits électriques de puissance (traction et charge batterie) La liaison des circuits électriques de commandes (accélération, freinage et désimbrication) La liaison du circuit de contrôle d’intégrité Dispositif de transformation du bogie routier moteur en bogie ferroviaire moteur en réalisant notamment La transition route vers rail en levant les essieux routiers ou en abaissant les essieux ferroviaires La transition rail vers route en abaissant les essieux routiers ou en levant les essieux ferroviaires Le procédé de désimbrication qui consiste à commander l'écartement des éléments pour permettre la sortie d'un élément en réalisant le décrochage du dispositif revendiqué en 1 et en transformant l'élément rail vers route grâce au dispositif revendiqué en 2 Le dispositif roulant ferroviaire de tête de convoi qui permet de lever l’arrière du premier véhicule, de transmettre la puissance, les commandes et de fermer le circuit de contrôle d'intégrité du convoi. Le dispositif de guidage et d'alignement d'éléments routiers qui vont s'assembler en convoi ferroviaire