Brevet FR3128910A1 — publié le 20230512

Véhicule ferroviaire comportant un dispositif de mise à la terre Ce véhicule ferroviaire (2) comporte une ligne de distribution électrique (10) placée sur le toit du véhicule ferroviaire et un dispositif de mise à la terre (20), la ligne de distribution électrique étant configurée pour alimenter électriquement au moins une charge électrique (24) du véhicule ferroviaire, dans lequel le dispositif de mise à la terre (20) est agencé pour supprimer un couplage capacitif parasite entre le véhicule ferroviaire et une ligne d’alimentation électrique (6) aérienne, dans lequel le dispositif de mise à la terre (20) comporte à cet effet une résistance électrique (26) qui raccorde de façon permanente la ligne de distribution électrique à un point de connexion à la terre (GND). Figure pour l'abrégé : 2 Véhicule ferroviaire comportant un dispositif de mise à la terre La présente invention concerne un véhicule ferroviaire comportant un dispositif de mise à la terre, en particulier pour protéger le véhicule ferroviaire contre des couplages capacitifs parasites avec une ligne d’alimentation électrique. L’invention s’applique notamment aux véhicules ferroviaires à traction électrique, qui sont destinés à circuler sous une ligne d’alimentation électrique, telle qu’une caténaire. Lorsqu’un opérateur doit intervenir sur le véhicule, par exemple lors d’opérations de maintenance, il est d’usage de protéger les composants du véhicule contre des risques électriques pouvant survenir à cause d’un couplage capacitif parasite entre la ligne d’alimentation électrique et le toit du véhicule ferroviaire. Pour ce faire, il est connu d’équiper les véhicules avec un dispositif d’évacuation des charges électriques, dans lequel un interrupteur permet de connecter sélectivement et réversiblement les lignes d’alimentation électrique du véhicule, qui sont situées sur le toit du véhicule, avec un point de masse qui est connecté à la terre. Cela évite que l’opérateur soit électrocuté et que les équipements électriques du véhicule soient endommagés pendant l’intervention sur le véhicule. Néanmoins, cette disposition a pour inconvénient que l’interrupteur doit être commuté lors de chaque opération de maintenance, d’abord pour connecter les lignes d’alimentation électrique au point de masse avant l’intervention, puis pour déconnecter les lignes d’alimentation électrique du point de masse après l’intervention. Cela est fastidieux et peut être une source de danger ou de dysfonctionnement si l’interrupteur n’est pas correctement commuté avant ou après l’intervention. Il existe donc un besoin pour un dispositif amélioré et simplifié de mise à la masse d’un véhicule ferroviaire pour protéger ce véhicule contre des risques électriques pouvant survenir à cause d’un couplage capacitif parasite entre une ligne d’alimentation électrique et le toit du véhicule ferroviaire. A cet effet, un aspect de l’invention concerne un véhicule ferroviaire comportant une ligne de distribution électrique placée sur le toit du véhicule ferroviaire et un dispositif de mise à la terre, la ligne de distribution électrique étant configurée pour alimenter électriquement au moins une charge électrique du véhicule ferroviaire, dans lequel le dispositif de mise à la terre est agencé pour supprimer un couplage capacitif parasite entre le véhicule ferroviaire et une ligne d’alimentation électrique aérienne, dans lequel le dispositif de mise à la terre comporte à cet effet une résistance électrique qui raccorde de façon permanente la ligne de distribution électrique à un point de connexion à la terre. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires, un tel véhicule ferroviaire peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toute combinaison techniquement admissible : La résistance électrique est dimensionnée de manière à permettre la suppression d’un couplage capacitif parasite entre la ligne d’alimentation électrique (6) et le véhicule ferroviaire tout en limitant la puissance dissipée thermiquement par la résistance électrique. La valeur de la résistance est comprise entre 50kOhm et 500kOhm. L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d’un mode de réalisation d’un véhicule ferroviaire donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la représente schématiquement un véhicule ferroviaire selon un mode de réalisation de l’invention ; la représente schématiquement un mode de réalisation conforme à l’invention d’un dispositif de mise à la terre pour le véhicule ferroviaire de la ; la représente schématiquement un mode de réalisation conforme à l’art antérieur d’un dispositif de mise à la terre pour le véhicule ferroviaire de la . La représente schématiquement un véhicule ferroviaire 2. Par exemple, le véhicule ferroviaire 2 est configuré pour rouler sur une voie ferrée 4. Dans de nombreux modes de réalisation, le véhicule ferroviaire 2 est un train, ou une rame automotrice, ou une locomotive, ou un matériel roulant tel qu’un wagon ou une voiture faisant partie d’un train. Le véhicule ferroviaire 2 peut également être un véhicule ferroviaire de transport urbain, tel qu’un tramway ou une rame de métro. De préférence, le véhicule ferroviaire 2 est un véhicule à traction électrique. Dans certains exemples, le véhicule ferroviaire 2 peut être un wagon ou une voiture ferroviaire faisant partie d’un train ou d’un convoi tracté par une locomotive à traction électrique ou par une rame automotrice à traction électrique. Le véhicule ferroviaire 2 est notamment destiné à circuler sous une ligne d’alimentation électrique 6 aérienne et de préférence être alimenté électriquement par cette ligne d’alimentation électrique 6 aérienne. La ligne d’alimentation électrique 6 aérienne est, par exemple, une caténaire ou une ligne aérienne de contact. Selon un exemple, la ligne d’alimentation électrique 6 comporte un ou plusieurs conducteurs électriques 8 suspendus au-dessus de la voie ferrée 4. Le ou les conducteurs électriques 8 sont destinés à être alimentés par un courant électrique, qui selon les installations peut être un courant continu (DC) ou un courant alternatif (AC). Le véhicule ferroviaire 2 comporte une ligne électrique externe 10 disposée sur le toit du véhicule ferroviaire 2 et qui sert à acheminer le courant électrique nécessaire au fonctionnement d’une ou de plusieurs charges électriques du véhicule électrique 2. Dans ce qui suit, la ligne électrique externe 10 peut être nommée ligne de distribution électrique. Par exemple, la ligne électrique externe 10 est connecté à un appareil de collecte du courant placé sur le toit du véhicule électrique 2, tel qu’un pantographe. La ligne électrique externe 10 peut aussi être alimentée depuis un autre véhicule ferroviaire auquel le véhicule électrique 2 est couplé (c’est par exemple le cas lorsque le véhicule électrique 2 fait partie d’un convoi ferroviaire). En pratique, lorsque le véhicule ferroviaire 2 est situé sous la ligne d’alimentation électrique 6, des couplages capacitifs parasites apparaissent entre la ligne d’alimentation électrique 6 et la ligne électrique externe 10. D’autres couplages capacitifs parasites peuvent apparaître entre la ligne électrique externe 10 et le corps du véhicule ferroviaire 2 lui-même. Les couplages capacitifs parasites entre la ligne d’alimentation électrique 6 et la ligne électrique externe 10 sont ici modélisés par une capacité parasite 12. Les couplages capacitifs parasites entre la ligne électrique interne 10 et le corps du véhicule ferroviaire 2 sont ici modélisés par une capacité parasite 14. Comme illustré sur la , le véhicule ferroviaire 2 comporte un dispositif de mise à la terre 20 permettant de connecter la ligne électrique externe 10 à une masse électrique GND du véhicule ferroviaire 2, la masse électrique GND pouvant être raccordée à la terre. Le véhicule ferroviaire 2 comporte une liaison électrique interne 22 qui connecte la ligne électrique externe 10 à une charge électrique 24 pour alimenter électriquement ladite charge électrique 24. Par exemple, la charge électrique 24 est un équipement d’éclairage, ou un équipement de confort pour des passagers (un système de chauffage ou de climatisation, par exemple, ou un système multimédia d’informations voyageurs), ou tout autre appareil électrique susceptible de se trouver à bord du véhicule ferroviaire 2. Pour simplifier la figure, seule une charge électrique 24 a été illustrée. Toutefois, on comprend que le véhicule ferroviaire 2 peut comporter plusieurs charges électriques 24, ces dernières étant connectées à la liaison électrique interne 22 étant alors adaptée de façon correspondante. Le dispositif de mise à la terre 20 permet de connecter la liaison électrique interne 22 à la terre, et donc de raccorder la ligne électrique externe 10 à la terre pour éliminer les couplages capacitifs parasites entre la ligne d’alimentation électrique 6 et le véhicule ferroviaire 2. Le dispositif de mise à la terre 20 comporte une résistance électrique 26 qui connecte, de façon permanente, la liaison électrique interne 22 au point de masse GND et donc à la terre. La valeur de la résistance électrique 26 est choisie notamment en fonction de l’amplitude du couplage entre la ligne d’alimentation électrique 6 et le véhicule ferroviaire, par exemple en fonction de la valeur des capacités parasites 12 et 14. De préférence, la résistance électrique 26 est dimensionnée de manière à permettre la suppression d’un couplage capacitif parasite entre la ligne d’alimentation électrique 6 et le véhicule ferroviaire 20 tout en limitant la puissance dissipée thermiquement par la résistance électrique 26. En variante, le dispositif de mise à la terre 20 pourrait comporter une pluralité de résistances électriques à la place de la résistance électrique 26, ces résistances électriques étant connectées en série, ou en parallèle, ou selon toute combinaison possible, et jouant un rôle équivalent à la résistance électrique 26. En pratique, la valeur de la résistance doit être choisie de telle sorte que la résistance permettre de supprimer la tension résiduelle dans les câbles en moins de 5 minutes et garantisse en fonctionnement nominal un niveau de pertes thermiques (par effet Joule) cohérent avec la charge électrique du réseau (par exemple, une puissance perdue par effet Joule qui reste inférieure à 0,1% de la charge maximale du réseau). Par exemple, dans de nombreuses applications, on peut utiliser une valeur de résistance comprise entre 50kOhm et 500kOhm. Grâce à l’invention, la résistance électrique 26 permet d’éliminer les couplages capacitifs parasites, par exemple en permettant de décharger automatiquement les charges électriques accumulées, sans nécessiter d’intervention manuelle de la part d’un opérateur. Toutefois, la résistance 26 limite la circulation du courant vers le point de connexion à la terre et permet aux charges électriques 24 d’être convenablement alimentées malgré cette connexion permanente. Dans l’art antérieur, illustré par la , on utilise généralement un dispositif de mise à la terre 27 qui comporte un interrupteur 28 qui doit être actionné manuellement par un opérateur pour connecter la liaison électrique interne 22 à la terre, par exemple lorsque le véhicule ferroviaire 2 est à l’arrêt, puis pour déconnecter la liaison électrique interne 22 de la terre lorsque le véhicule ferroviaire 2 doit être remis en fonctionnement. Le fait de ne pas avoir besoin d’utiliser un interrupteur est plus sûr car cela évite que l’opérateur oublie de commuter l’interrupteur, ou que la commutation ne soit pas faite correctement. De plus, cela permet de faciliter l’intégration mécanique du dispositif 20, qui prend beaucoup moins de place dès lors que l’interrupteur est omis. Toute caractéristique de l’un des modes de réalisation ou variante décrite ci-dessus, peut être mise en œuvre dans les autres modes de réalisation et variantes décrits. Véhicule ferroviaire (2) comportant une ligne de distribution électrique (10) placée sur le toit du véhicule ferroviaire et un dispositif de mise à la terre (20), la ligne de distribution électrique étant configurée pour alimenter électriquement au moins une charge électrique (24) du véhicule ferroviaire, dans lequel le dispositif de mise à la terre (20) est agencé pour supprimer un couplage capacitif parasite entre le véhicule ferroviaire et une ligne d’alimentation électrique (6) aérienne, dans lequel le dispositif de mise à la terre (20) comporte à cet effet une résistance électrique (26) qui raccorde de façon permanente la ligne de distribution électrique à un point de connexion à la terre (GND). Véhicule ferroviaire (2) selon la revendication 1, dans lequel la résistance électrique (26) est dimensionnée de manière à permettre la suppression d’un couplage capacitif parasite entre la ligne d’alimentation électrique (6) et le véhicule ferroviaire (2) tout en limitant la puissance dissipée thermiquement par la résistance électrique (26). Véhicule ferroviaire (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la valeur de la résistance (26) est comprise entre 50kOhm et 500kOhm.