EP3317152A1 - Véhicule ferroviaire muni de freins de compensation ajustables, procédé de freinage associé - Google Patents

Véhicule ferroviaire muni de freins de compensation ajustables, procédé de freinage associé

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Publication number
EP3317152A1
EP3317152A1 EP16734375.5A EP16734375A EP3317152A1 EP 3317152 A1 EP3317152 A1 EP 3317152A1 EP 16734375 A EP16734375 A EP 16734375A EP 3317152 A1 EP3317152 A1 EP 3317152A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
brake
braking
railway vehicle
compensation
rail
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16734375.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Paul Caron
Jacques EL KHOURY
Renée BOUBOUR
Damien UHRICH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Metrolab SAS
Original Assignee
Metrolab SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metrolab SAS filed Critical Metrolab SAS
Publication of EP3317152A1 publication Critical patent/EP3317152A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/321—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration deceleration
    • B60T8/3235—Systems specially adapted for rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61H—BRAKES OR OTHER RETARDING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR RAIL VEHICLES; ARRANGEMENT OR DISPOSITION THEREOF IN RAIL VEHICLES
    • B61H7/00—Brakes with braking members co-operating with the track
    • B61H7/02—Scotch-blocks, skids, or like track-engaging shoes
    • B61H7/04—Scotch-blocks, skids, or like track-engaging shoes attached to railway vehicles
    • B61H7/06—Skids
    • B61H7/08—Skids electromagnetically operated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D63/00—Brakes not otherwise provided for; Brakes combining more than one of the types of groups F16D49/00 - F16D61/00
    • F16D63/002—Brakes with direct electrical or electro-magnetic actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D63/00—Brakes not otherwise provided for; Brakes combining more than one of the types of groups F16D49/00 - F16D61/00
    • F16D63/008—Brakes acting on a linearly moving member
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
    • B60T2270/60—Regenerative braking
    • B60T2270/604—Merging friction therewith; Adjusting their repartition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2121/00—Type of actuator operation force
    • F16D2121/18—Electric or magnetic
    • F16D2121/20—Electric or magnetic using electromagnets

Definitions

  • the present invention relates to a railway vehicle capable of running on rails comprising:
  • a mechanical compensation brake having a movable portion adapted to come into contact with the rail for applying a braking force.
  • the braking system in the metro area has two distinct braking modes, which are based on three different technical devices.
  • the two known braking modes are service braking, namely the braking mode in a normal situation requiring a deceleration which is carried out gradually (for example: arrival at the station, curvature of the track, deceleration of the preceding train) and the emergency braking which is carried out in cases not foreseen over short distances.
  • the service braking mode is controlled by the traction / dynamic braking unit.
  • the emergency braking mode is activated by a train line. If there is no potential on this line, the motor vehicles inhibit their traction / dynamic braking (electrical) equipment as soon as possible and apply emergency braking.
  • the known braking devices are the electrodynamic brake and the mechanical friction brake for the internal braking devices, and the compensation brake constitutes an external braking device.
  • the electrodynamic brake uses the electric propulsion motor of the vehicle, acting as a generator when it is driven by the wheels and dissipating the electrical energy produced at the output of the motor, for example in a resistive load.
  • the adhesion between the wheels and the rails can be reduced, for example because of rain or the presence of sheets on the rails, and also by the use of the mechanical friction brake itself.
  • the braking of the mechanical friction brake is no longer ensured correctly.
  • a mechanical friction brake failure may occur.
  • the braking of the railway vehicle is not sufficient and the safety must be ensured by an increase in the safety distances between the trains or low-speed train control programs.
  • an additional safety brake independent of the rail wheel contact called the compensation brake.
  • the compensation brake is activated only in the emergency braking mode and only in case of insufficient braking, or in case of malfunction of the mechanical friction brake.
  • the compensation brake allows, in known manner, a mechanical action directly on the rails under electromagnetic control.
  • the compensation brake is formed of magnetic pads, which ensure a high braking value of the railway vehicle.
  • the compensation brake is able, in case of friction on the rails, to "clean" the rails, and thus increase the coefficient of adhesion between the rails and the wheels, in the case where the rails are wet. for example.
  • the current magnetic pads forming the compensation brakes are used exclusively in emergency braking mode, that is to say in extreme situations and are then used to the maximum of their braking capacity. This is why the magnetic pads providing the function of compensation brakes are controlled in all or nothing.
  • the variation of the deceleration between the moment before the start of operation of the magnetic pads and the moment of their putting into operation can be important.
  • This variation in deceleration also known as the Jerk effect, causes an uncomfortable feeling for passengers.
  • the invention thus aims to reduce the safety distance between two successive vehicles on the same track, and to provide a vehicle that allows to ensure greater traffic while remaining safe.
  • the subject of the invention is a railway vehicle of the aforementioned type, characterized in that it comprises a compensation brake comprising means for regulating the braking force applied to the rail as a function of the effective deceleration of the railway vehicle, the regulation means being able to apply to the brake of compensation of the intermediate braking forces comprised between extreme braking forces of the compensation brake.
  • the on-board compensation brake makes it possible to safely provide additional deceleration as much as necessary for the effective deceleration of the train, that is to say the intensity of which can be modulated, by an independent solution of the wheel-rail contact.
  • This principle makes it possible to increase the braking capacities over the entire line and to compensate for the braking decreases associated with loss of grip or possible braking failures on the rolling stock.
  • the compensation brake proceeds by real-time acquisition of the effective deceleration of the train and by the calculation of the additional compensation force to be applied just necessary, and finally by the application of braking in a flexible manner thanks to the magnetic friction pads installed on board.
  • This modulable compensation brake is mainly intended for use in emergency braking mode, but could also be used in service braking mode.
  • the railway vehicle according to the invention comprises one or more of the following characteristics, taken individually or in any technically possible combination:
  • said railway vehicle comprises:
  • control means for measuring the effective deceleration of the railway vehicle; and the control means are adapted to calculate the braking force to be applied to the rail by the compensation brake, as a function of the difference between the reference deceleration value and the effective deceleration value;
  • the control means are adapted to continuously vary the braking force applied to the rail by the compensation brake, depending on the actual deceleration value;
  • the compensation brake comprises several electromagnets, or several permanent magnets, whose position can be remotely controlled, controlled independently to ensure the braking force;
  • the internal braking means of the vehicle comprise: an electrodynamic brake comprising a motor drive motor capable of operating as a generator while being driven by the wheels; and
  • a mechanical friction brake capable of providing mechanical braking on the wheels of the vehicle, and means for activating the mechanical friction brake in the event of insufficient braking or failure of the electrodynamic brake
  • said railway vehicle in a service braking mode, said railway vehicle comprises successive activation means:
  • said railway vehicle in an emergency braking mode, said railway vehicle comprises successive activation means:
  • the subject of the invention is also a method of braking a rail vehicle traveling on rails comprising the following steps:
  • FIG. 1 is a schematic side view of a rail vehicle according to the invention, comprising two drive cars and several trailers;
  • FIGS. 3 and 4 are flow charts of the method implemented by the braking control means respectively during the service braking mode and the emergency braking mode;
  • FIG. 5 is a diagram of the compensation brake regulator.
  • FIG. 1 shows a rail vehicle 10 traveling in a first direction S along a railway line 12 comprising rails 14.
  • the railway vehicle 10 is for example a commuter train, a regional train or even a subway train.
  • the rail vehicle 10 is electrically powered by a general power supply.
  • the general power supply is for example a power line 16 located above the railway vehicle 10.
  • the power line is connected to the railway vehicle 10 by a pantograph 18.
  • the railway vehicle 10 comprises a first driving car 20, a second driving car 22, and several intermediate cars or trailers 24 between the first driving car 20 and the second driving car 22.
  • the first driving car 20 and the second driving car 22 are able to ensure the traction and braking of the railway vehicle 10 when the railway vehicle 10 is in circulation on the line 12.
  • motor car denotes indifferently the first driving car 20 or the second driving car 22, the first driving car 20 and the second driving car 22 having the same structure and function.
  • each driving car 20, 22 comprises, for example, two bogies 25 resting on axles provided with wheels 26 mounted on either side of the axle, the wheels 26 being in contact with the rails 14.
  • the driving car 20, 22 comprises internal braking means 30, a compensation brake 32, visible in FIGS. 1 and 2, and means 34 for controlling all of these braking means.
  • the internal braking means 30 advantageously comprise an electrodynamic brake 50 and a mechanical friction brake 52.
  • the trailers are devoid of electrodynamic brake 50 but each comprise a mechanical friction brake 52 and a compensation brake 32.
  • the electrodynamic brake 50 is a motor brake. It comprises a motor 54 for driving the vehicle, which is connected, on the one hand, electrically to the catenary 16, and, on the other hand, mechanically to the wheels 26. In the case of braking, and as known per se, the motor is capable of producing electric current under the effect of driving the wheels and to restore this current to the catenary 16 or a load (not shown), and thus braking the railway vehicle 10.
  • a control unit 55 of the electrodynamic brake 50 is installed on the motor supply circuit to define the direction of flow of the electric current. It is controlled by the braking control means 34.
  • the mechanical friction brake 52 comprises friction flanges adapted to be applied directly to the wheels 26 or to disks integral with the wheels, under the control of an actuator 56.
  • the mechanical friction brake 52 is able to be activated during the service braking mode or the emergency braking mode.
  • Both so-called service and emergency braking modes are present on the vehicle and managed by the brake control means 34.
  • the electrodynamic brake 50 is used as a priority.
  • the mechanical friction brake 52 is able to receive a braking command from the brake control means 34, in the case where the deceleration of the rail vehicle 10 induced by the electrodynamic brake 50 is less than a desired deceleration value.
  • the mechanical friction brake 52 is biased at high speeds, automatically under the control of the control means 34 to overcome the lack of power of the electro-dynamic brake (motor brake) 50 by the method known per se. said conjugation electro-dynamic brakes and mechanical.
  • the mechanical friction brake 52 is the only one to be activated, excluding the electrodynamic brake 50.
  • the compensation brake 32 is a mechanical brake with electromagnetic control able to apply a friction directly on the rails 14, which is why it is considered as an external braking means to the vehicle.
  • the compensation brake 32 is used in emergency braking mode and / or in service braking mode in addition to the mechanical friction brake 52 or the electrodynamic brake 50, respectively.
  • the compensation brake 32 comprises a base 58 secured to the bogies 25 of each car of the railway vehicle, and a shoe 60 movable relative to the base under the control of a set of electromagnets 62 mechanically connected in parallel. between the base 58 and the shoe 60.
  • the shoe 60 is vertically movable relative to the base between a raised position, in which the shoe 60 is away from the rail 14, and a lowered position, in which the shoe 60 is applied to the upper surface of the rail 14
  • the movable pad 60 is shown in the lowered position.
  • the electromagnets 62 are each individually connected to a control unit 64 for their individual power supply.
  • the control unit 64 is able to supply selectively only a given number of electromagnets as a function of a braking setpoint received by the braking control means 34.
  • the frictional force exerted by the shoe 60 on the rail is a function of the number of electromagnets fed 62.
  • the electromagnets are replaced by one or more permanent magnet actuators, whose force applied between the base 58 and the pad 60 is controllable by the control unit 64 according to the setpoint received from the control means 34.
  • the control means 34 comprise a system 74 for automatic train control, known by the acronym ATC for Automatic Train Control, capable of giving a reference deceleration value Y ref , measuring means 76 of the effective deceleration Y mes of the railway vehicle 10 and a calculation unit 78 of a braking setpoint for the internal braking means 30 and the compensation brake 32.
  • ATC Automatic Train Control
  • the computing unit 78 is able to provide a regulation of the brake force of the compensation brake 32 in order to apply to the compensation brake intermediate braking forces comprised between extreme braking forces, that is, ie null and maximum, of the compensation brake.
  • the compensation brake 32 and the regulation are adapted so that the compensation brake can apply all the values of forces continuously between the extreme braking forces.
  • the automatic control system 74 is able to provide a reference deceleration value Y ref which depends in particular on the position of the train on the track, the positions of the other trains, the general condition of the train, etc. .
  • the reference deceleration value Y ref is equal to 2 m. s "2 .
  • the reference deceleration value Y ref is updated at regular time intervals by the automatic control system 74.
  • the updating of the reference deceleration value Y ref thus makes it possible to adapt the braking as a function of the position of the rail vehicle 10 on line 12.
  • the reference deceleration value Y ref may be lower in the ramps than in the slopes to provide an "iso-feeling" of the apparent deceleration of the train by the passengers.
  • the automatic control system 74 is also suitable for addressing an activation instruction of the emergency braking mode.
  • This instruction, noted EB Request is able to cause the rapid braking of the train.
  • This activation instruction of the emergency braking mode simultaneously includes a command to deactivate the service braking mode.
  • the measuring means 76 are able to measure an effective instantaneous deceleration Y mes of the railway vehicle 10 when the railway vehicle 10 is in circulation on the line 12, this independently of the inclination of the track 14.
  • the measuring means 76 comprise, for example, an accelerometer or a gyroscope.
  • the measurement of the effective deceleration Y mes of the railway vehicle 10 is able to be renewed at a regular interval of time, for example equal to 100 ms.
  • the calculation unit 78 is connected to the automatic control system 74 and the deceleration measurement means 76 to receive the reference deceleration value Y ref and possibly the EB Emergency emergency braking instruction, as well as the measurement the actual deceleration Y mes of the railway vehicle 10.
  • the calculation unit 78 is able to compare the effective deceleration Y mes of the rail vehicle 10 measured by the measuring means 76 and the reference deceleration value Y ref .
  • the computing unit 78 is able to activate, firstly the electrodynamic brake 50, then the mechanical friction brake 52, in the case where the effective deceleration Y mes is less than the reference deceleration value Y ref , due to insufficient braking, and finally the compensation brake 32 if the reference deceleration value is still not reached.
  • the calculation unit 78 is also able to determine a deceleration threshold of the rail vehicle 10 measured by the measuring means 76, below which the activation of the compensation brake 32 is necessary in addition to the mechanical brake at friction 52.
  • the emergency braking mode is activated by the computing unit 78 upon receipt of an EB Request instruction from the automatic control system 74.
  • the mechanical friction brake 52 is first engaged and if the measured deceleration Y mes is less than a desired deceleration Y ref , the compensation brake 32 is activated in addition to a braking force determined by the computing unit 78 to achieve the desired deceleration Y ref .
  • control unit 64 is able to receive a setpoint signal for the compensation brake transmitted by the calculation unit 78, and to control the compensation brake 32 with a braking force corresponding to the setpoint to modify the braking force induced by the compensation brake 32, and thus modify the effective deceleration value Y mes of the railway vehicle 10 so that it reaches the value Y ref desired.
  • the electrodynamic brake 50 is preferred.
  • step 302 When activating the service braking mode in step 302 for the application of a retarding force, a calculation of the force for the electrodynamic brake 50 is first performed as known per se. Step 304. This braking force is applied to the electrodynamic brake 50 in step 306.
  • a test is performed in step 308 to determine if the actual measured deceleration Y mes is greater than or equal to the reference deceleration Y ref provided by the system.
  • step 310 it is determined, during a test carried out at step 310, whether the maximum capacity of the electrodynamic brake has been used. If this is not the case, a new calculation of the braking force for the electrodynamic brake is carried out at step 304.
  • This effort is increased until the actual deceleration Y mes is greater than or equal to the reference deceleration Y ref or until the maximum capacity of the electrodynamic brake 50 is reached.
  • step 310 the mechanical friction brake 52 is then activated.
  • the computing unit 78 determines the effort required for the mechanical friction brake in step 312 to achieve the desired deceleration Y ref .
  • the setpoint thus calculated is applied to step 314.
  • step 316 it is determined whether the effective deceleration Y mes is greater than or equal to the reference deceleration Y ref . If this is the case, the setpoint applied to the mechanical friction brake is maintained in step 314. If Y ⁇ f ⁇ f , it is determined in step 318 whether the mechanical friction brake 52 has reached its maximum capacity.
  • the compensation brake 32 is activated in step 320 and following.
  • step 320 a calculation of the force to be provided by the compensation brake 32 is performed.
  • the braking instruction is determined by the calculation unit 78 as a function of memorized charts giving the braking force to be applied by the compensation brake 32 as a function of the deceleration Y ref desired, the braking force applied by the electrodynamic brake 50 and characteristics of the track.
  • step 322 the set point is applied to the compensation brake 32, which then exerts directly on the rail by the pads 60, from each of the bogies of the railway vehicle, a braking force consistent with the effort calculated at step 320.
  • step 324 identical to step 316, the actual deceleration Y mes measured is compared with the reference deceleration Y ref supplied by the system 74.
  • the force to be applied by the compensation brake 32 is recalculated at step 320 in order to control the compensation brake so that Y mes converges to ⁇ ⁇ otherwise steps 302 and following are again implemented.
  • the electrodynamic brake 50 in the service braking mode, the electrodynamic brake 50 is first used, then, in case of additional braking need, the mechanical friction brake 52 is applied, with a setpoint corresponding to the right setpoint. necessary to achieve the desired deceleration.
  • the compensation brake 32 is applied.
  • the emergency braking mode is triggered.
  • the emergency braking mode of the railway vehicle 10 is activated, in step 400, by receiving an EB Request command by the computing unit 78 from the system 74, for example following the detection of an obstacle in front of the railway vehicle 10.
  • the mechanical friction brake 52 is actuated in step 402 by the calculation unit 78 by controlling the actuators 56.
  • the braking force applied in this case by the mechanical friction brake 52 is maximum.
  • step 404 the effective deceleration Y mes measured is compared with the reference deceleration ⁇ ⁇ provided by the system 74.
  • the compensation brake control 32 is not activated. On the other hand, if Y mes ⁇ Yref, then the braking force for the control of the compensation brake 32 is calculated in step 406 to reach the reference deceleration Y re f, then this instruction is applied at step 408 .
  • step 410 After application of the setpoint by the compensation brake, the test of step 410 is implemented to determine if Y mes > Yref -
  • step 406 the calculation of the braking force to be added is repeated in step 406 to partially reduce the effect of the compensation brake 32 in order that the measured deceleration Y mes converges towards the reference deceleration Y ref
  • the regulator which slaves the deceleration braking force implemented by the calculation unit 78 for the control of the compensation brake 32, is illustrated in FIG. 5. It ensures a continuous variation of the braking force.
  • the control setpoint U of the compensation brake is calculated by the calculation unit 78 and sent simultaneously to the control unit 64.
  • a corrector C (s) implemented by the calculation unit 78, determines the setpoint U to be applied by the compensation brake 32 from its transfer function denoted by C (s).
  • the instruction U is calculated for each vehicle compensation brake taking into account the weight P of the only vehicle on which the compensation brake is mounted.
  • This instruction U is applied to the unit 64 of the compensation brake 32 whose transfer function is denoted by H (s). This results in a deceleration of the Braking effort train measured by the measuring means 76.
  • the compensation brake being controlled with a continuously variable setpoint, the value of which is between the two extreme brake forces of the compensation brake and non-Boolean dependent on the effective deceleration of the vehicle, the train can follow at most just the desired reference deceleration.

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Abstract

Le véhicule ferroviaire (10) apte à circuler sur des rails (14) comporte : - des roues (26) en contact sur le rail (14); - des moyens de freinage interne (30) du véhicule ferroviaire (10); et - un frein de compensation (32) mécanique comportant une partie mobile (60) propre à venir en contact avec le rail (14) pour appliquer une force de freinage. Le frein de compensation (32) comporte des moyens (78) de régulation de l'effort de freinage appliqué sur le rail (14) en fonction de la décélération effective (Ymes) du véhicule ferroviaire (10), les moyens de régulation (78) étant aptes à faire appliquer au frein de compensation (32) des efforts de freinage intermédiaires compris entre des efforts de freinage extrêmes du frein de compensation (32).

Description

Véhicule ferroviaire muni de freins de compensation ajustables, procédé de freinage associé
La présente invention concerne un véhicule ferroviaire apte à circuler sur des rails comportant :
- des roues en contact sur le rail ;
- des moyens de freinage interne du véhicule ferroviaire ; et
- un frein de compensation mécanique comportant une partie mobile propre à venir en contact avec le rail pour appliquer une force de freinage.
De façon connue, le système de freinage dans le domaine du métro connaît deux modes de freinage distincts, qui reposent sur trois dispositifs techniques différents.
Les deux modes de freinage connus sont le freinage de service, à savoir le mode de freinage en situation normale requérant une décélération qui s'effectue de façon progressive (par exemple : arrivée en station, courbure de la voie, ralentissement du train précédent) et le freinage d'urgence qui s'effectue dans des cas non prévus sur des distances courtes.
Le mode de freinage de service est contrôlé par l'unité de traction/freinage dynamique.
Le mode de freinage d'urgence est activé par une ligne train. En cas d'absence de potentiel sur cette ligne, les véhicules moteurs inhibent au plus tôt et en sécurité leurs équipements de traction/freinage dynamique (électrique) et appliquent un freinage d'urgence.
Les dispositifs techniques de freinage connus sont le frein électro-dynamique et le frein mécanique à friction pour les dispositifs de freinage internes, et le frein de compensation constitue un dispositif de freinage externe.
En mode freinage de service, le frein électro-dynamique utilise le moteur électrique de propulsion du véhicule, agissant en générateur lorsqu'il est entraîné par les roues et dissipant l'énergie électrique produite en sortie du moteur par exemple dans une charge résistive.
La présence supplémentaire, en mode freinage de service, du frein mécanique à friction, monté directement sur les roues, permet à la fois de pallier une éventuelle défaillance du frein électro-dynamique en s'y substituant et de compléter le frein électrodynamique lorsque ce dernier ne permet pas d'assurer seul un freinage suffisant.
L'adhérence entre les roues et les rails peut être diminuée, par exemple à cause de la pluie ou de la présence de feuilles sur les rails, et également par l'utilisation du frein mécanique à friction lui-même. Ainsi, le freinage du frein mécanique à friction n'est plus assuré de manière correcte. En outre, une défaillance du frein mécanique à friction peut survenir. Dans les cas précités, le freinage du véhicule ferroviaire n'est pas suffisant et la sécurité doit être garantie par un allongement des distances de sécurité entre les trains ou des programmes de pilotage des trains à vitesse réduite.
Ainsi, il est courant d'ajouter sur les véhicules ferroviaires, en plus du frein électro- dynamique et du frein mécanique à friction, un frein supplémentaire de sécurité indépendant du contact roue rail, appelé frein de compensation. Le frein de compensation ne s'active qu'en mode freinage d'urgence et seulement en cas de freinage insuffisant, ou en cas de dysfonctionnement du frein mécanique à friction.
Le frein de compensation permet, de manière connue, une action mécanique directement sur les rails sous une commande électromagnétique. Le frein de compensation est formé de patins magnétiques, qui assurent une valeur de freinage élevée du véhicule ferroviaire.
Il est également connu que le frein de compensation est apte, en cas de frottement sur les rails, à « nettoyer » les rails, et ainsi augmenter le coefficient d'adhérence entre les rails et les roues, dans le cas où les rails sont mouillés par exemple.
Les patins magnétiques actuels formant les freins de compensation sont utilisés exclusivement en mode de freinage d'urgence, c'est-à-dire en cas de situations extrêmes et, sont alors utilisés au maximum de leur capacité de freinage. C'est pourquoi, les patins magnétiques assurant la fonction de freins de compensation sont commandés en tout ou rien. Ainsi, la variation de la décélération entre le moment précédant la mise en fonctionnement des patins magnétiques et le moment de leur mise en fonctionnement, peut être importante. Cette variation de la décélération, aussi connue sous le nom d'effet de Jerk, entraîne une sensation inconfortable pour les passagers.
Le freinage des freins de compensation connus est en outre souvent plus important que ce qui est nécessaire pour assurer une bonne sécurité des passagers. Leur fonctionnement en mode « tout ou rien » provoque des freinages brusques, dont il doit être tenu compte dans la détermination de la distance de sécurité entre les rames qui se suivent. Cette augmentation de la distance de sécurité entre deux véhicules ferroviaires consécutifs limite la capacité du trafic ferroviaire sur une même ligne.
L'invention a ainsi pour but de réduire la distance de sécurité entre deux véhicules successifs sur une même voie, et de proposer un véhicule qui permette d'assurer un trafic plus important tout en restant sûr.
À cet effet, l'invention a pour objet un véhicule ferroviaire du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte un frein de compensation comportant des moyens de régulation de l'effort de freinage appliqué sur le rail en fonction de la décélération effective du véhicule ferroviaire, les moyens de régulation étant aptes à faire appliquer au frein de compensation des efforts de freinage intermédiaires compris entre des efforts de freinage extrêmes du frein de compensation.
L'utilisation d'un frein de compensation dont l'effort est modulable permet de réduire les distances de sécurité.
Le frein de compensation embarqué permet d'apporter en sécurité une décélération complémentaire autant que nécessaire à la décélération effective du train, c'est-à-dire dont l'intensité est modulable, par une solution indépendante du contact roue- rail.
Ce principe permet d'augmenter les capacités de freinage sur l'ensemble de la ligne et de compenser les diminutions de freinage liées aux pertes d'adhérence ou aux pannes éventuelles de freinage sur le matériel roulant.
Le frein de compensation procède par acquisition en temps-réel de la décélération effective du train et par le calcul de l'effort de compensation supplémentaire à appliquer juste nécessaire, et enfin par l'application du freinage de façon modulable grâce aux patins à friction magnétiques installés à bord.
Ce frein de compensation modulable demeure destiné principalement à un usage en mode de freinage d'urgence, mais pourrait également intervenir en mode freinage de service.
Selon les modes de réalisation, le véhicule ferroviaire selon l'invention comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- ledit véhicule ferroviaire comporte :
- des moyens de fourniture d'une valeur de décélération de référence dépendant de la position du véhicule ferroviaire sur la ligne ;
- des moyens de mesure de la décélération effective du véhicule ferroviaire ; et les moyens de régulation sont propres à calculer l'effort de freinage à appliquer au rail par le frein de compensation, en fonction de l'écart entre la valeur de décélération de référence et de la valeur de décélération effective ;
- les moyens de régulation sont propres à faire varier continûment la force de freinage appliquée au rail par le frein de compensation, en fonction de la valeur de décélération effective ;
- le frein de compensation comporte plusieurs électroaimants, ou plusieurs aimants permanents, dont la position peut être télécommandée, commandés indépendamment pour assurer la force de freinage ;
- les moyens de freinage interne du véhicule comprennent : - un frein électro-dynamique comportant un moteur d'entraînement du véhicule propre à fonctionner en générateur en étant entraîné par les roues ; et
- un frein mécanique à friction propre à assurer un freinage mécanique sur les roues du véhicule, et des moyens d'activation du frein mécanique à friction en cas de freinage insuffisant ou de panne du frein électro-dynamique ;
- dans un mode de freinage de service, ledit véhicule ferroviaire comporte des moyens d'activation successive :
du frein électro-dynamique, puis
du frein mécanique à friction, puis
- du frein de compensation sous la commande des moyens de régulation, jusqu'à l'atteinte d'une décélération de référence souhaitée.
- dans un mode de freinage d'urgence, ledit véhicule ferroviaire comporte des moyens d'activation successive :
- du frein mécanique à friction, puis
- du frein de compensation sous la commande des moyens de régulation, jusqu'à l'atteinte d'une décélération de référence souhaitée.
L'invention a également pour objet un procédé de freinage d'un véhicule ferroviaire circulant sur des rails comportant les étapes suivantes :
- mesure d'une décélération effective du véhicule ferroviaire par des moyens de mesure ;
- commande de moyens de freinage internes du véhicule ferroviaire ;
- application d'un effort de freinage régulé depuis un frein de compensation comportant une partie mobile propre à venir en contact avec le rail pour appliquer l'effort de freinage, la régulation de l'effort de freinage appliqué par le frein de compensation imposant au frein de compensation des efforts de freinage intermédiaires compris entre des efforts de freinage extrêmes du frein de compensation en fonction d'une décélération effective du véhicule ferroviaire.
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 dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique de profil d'un véhicule ferroviaire selon l'invention, comprenant deux voitures motrices et plusieurs remorques ;
- la figure 2 est une vue schématique de profil d'une voiture motrice d'un véhicule ferroviaire selon l'invention ; - les figures 3 et 4 sont des organigrammes du procédé mis en œuvre par les moyens de pilotage du freinage respectivement lors du mode de freinage de service et du mode de freinage d'urgence ; et
- la figure 5 est un schéma du régulateur du frein de compensation.
Sur la figure 1 est représenté un véhicule ferroviaire 10 circulant dans un premier sens S le long d'une ligne 12 de chemin de fer comprenant des rails 14.
Le véhicule ferroviaire 10 est par exemple un train de banlieue, un train régional ou même une rame de métro.
Le véhicule ferroviaire 10 est alimenté électriquement par une alimentation électrique générale. L'alimentation électrique générale se fait par exemple par une ligne électrique 16 située au-dessus du véhicule ferroviaire 10. La ligne électrique est reliée au véhicule ferroviaire 10 par un pantographe 18.
Le véhicule ferroviaire 10 comporte une première voiture motrice 20, une deuxième voiture motrice 22, et plusieurs voitures intermédiaires ou remorques 24 comprises entre la première voiture motrice 20 et la deuxième voiture motrice 22.
La première voiture motrice 20 et la deuxième voiture motrice 22 sont aptes à assurer la traction et le freinage du véhicule ferroviaire 10 lorsque le véhicule ferroviaire 10 est en circulation sur la ligne 12.
Dans la suite, le terme « voiture motrice » désigne indifféremment la première voiture motrice 20 ou la deuxième voiture motrice 22, la première voiture motrice 20 et la deuxième voiture motrice 22 ayant une structure et une fonction identiques.
En regard de la figure 2, chaque voiture motrice 20, 22 comporte par exemple deux bogies 25 reposant sur des essieux munies de roues 26 montées de part et d'autre de l'essieu, les roues 26 étant en contact des rails 14.
La voiture motrice 20, 22 comporte des moyens de freinage interne 30, un frein de compensation 32, visible sur les figures 1 et 2, et des moyens 34 de pilotage de l'ensemble de ces moyens de freinage.
Les moyens de freinage interne 30 comprennent avantageusement un frein électro-dynamique 50 et un frein mécanique à friction 52.
Les remorques sont dépourvues de frein électro-dynamique 50 mais comportent chacune un frein mécanique à friction 52 et un frein de compensation 32.
Le frein électro-dynamique 50 est un frein moteur. Il comporte un moteur 54 d'entraînement du véhicule, lequel est relié, d'une part, électriquement à la caténaire 16, et, d'autre part, mécaniquement aux roues 26. En cas de freinage, et comme connu en soi, le moteur est propre à produire du courant électrique sous l'effet de l'entraînement des roues et à restituer ce courant à la caténaire 16 ou à une charge (non représentée), et ainsi freiner le véhicule ferroviaire 10. Une unité de commande 55 du frein électrodynamique 50 est installée sur le circuit d'alimentation du moteur pour définir le sens de circulation du courant électrique. Elle est commandée par les moyens 34 de pilotage du freinage.
Le frein mécanique à friction 52 comporte des semelles à friction aptes à s'appliquer directement sur les roues 26 ou sur des disques solidaires des roues, sous la commande d'un actionneur 56. Le frein mécanique à friction 52 est apte à être activé lors du mode de freinage de service ou du mode de freinage d'urgence.
Les deux modes de freinage dits de service et d'urgence sont présents sur le véhicule et gérés par les moyens 34 de pilotage du freinage.
Dans le mode de freinage de service, le frein électro-dynamique 50 est utilisé de manière prioritaire.
Dans ce mode freinage de service, le frein mécanique à friction 52 est apte à recevoir un ordre de freinage des moyens 34 de pilotage du freinage, dans le cas où la décélération du véhicule ferroviaire 10 induite par le frein électro-dynamique 50 est inférieure à une valeur de décélération souhaitée.
En mode de freinage de service, le frein mécanique à friction 52 est sollicité à hautes vitesses, automatiquement sous la commande des moyens de pilotage 34 pour pallier le manque de puissance du frein électro-dynamique (frein moteur) 50 par le procédé connu en soi dit de conjugaison des freins électro-dynamiques et mécaniques.
Dans le mode de freinage d'urgence, le frein mécanique à friction 52 est le seul à être activé, à l'exclusion du frein électro-dynamique 50.
Le frein de compensation 32 est un frein mécanique à commande électromagnétique apte à appliquer un frottement directement sur les rails 14, c'est pourquoi il est considéré comme un moyen de freinage externe au véhicule. Le frein de compensation 32 est utilisé en mode de freinage d'urgence et/ou en mode de freinage de service en complément respectivement du frein mécanique à friction 52 ou du frein électro-dynamique 50 .
Le frein de compensation 32 comporte une embase 58 solidarisée par rapport aux bogies 25 de chaque voiture du véhicule ferroviaire, et un patin 60 mobile par rapport à l'embase sous la commande d'un ensemble d'électro-aimants 62 montés en parallèle mécaniquement entre l'embase 58 et le patin 60.
Le patin 60 est mobile verticalement par rapport à l'embase entre une position relevée, dans laquelle le patin 60 est à l'écart du rail 14, et une position abaissée, dans laquelle le patin 60 est appliqué sur la surface supérieure du rail 14. Sur la figure 2, le patin mobile 60 est représenté en position abaissée. Les électro-aimants 62 sont chacun reliés individuellement à une unité de commande 64 pour leur alimentation individuelle.
L'unité de commande 64 est propre à alimenter sélectivement seulement un nombre déterminé d'électro-aimants en fonction d'une consigne de freinage reçue des moyens 34 de pilotage du freinage.
La force de frottement exercée par le patin 60 sur le rail est fonction du nombre d'électro-aimants alimentés 62.
En variante, les électro-aimants sont remplacés par un ou plusieurs actionneurs à aimants permanents, dont la force appliquée entre l'embase 58 et le patin 60 est commandable par l'unité de commande 64 en fonction de la consigne reçue des moyens de pilotage 34.
Les moyens de pilotage 34 comportent un système 74 de contrôle automatique du train, connu sous l'acronyme anglais ATC pour Automatic Train Control, apte à donner une valeur de décélération de référence Yref, des moyens de mesure 76 de la décélération effective Ymes du véhicule ferroviaire 10 et une unité de calcul 78 d'une consigne de freinage pour les moyens de freinage interne 30 et le frein de compensation 32.
En particulier, l'unité de calcul 78 est propre à assurer une régulation de l'effort de freinage du frein de compensation 32 pour faire appliquer au frein de compensation des efforts de freinage intermédiaires compris entre des efforts de freinage extrêmes, c'est-à- dire nuls et maximaux, du frein de compensation. Avantageusement, le frein de compensation 32 et la régulation sont adaptés pour que le frein de compensation puisse appliquer toutes les valeurs d'efforts de manière continue entre les efforts de freinage extrêmes.
Comme connu en soi, le système de contrôle automatique 74 est propre à fournir une valeur de décélération de référence Yref qui dépend notamment de la position du train sur la voie, des positions des autres trains, de l'état général du train, etc. Par exemple, la valeur de décélération de référence Yref est égale à 2 m. s"2.
Avantageusement, la valeur de décélération de référence Yref est actualisée à intervalles de temps réguliers par le système de contrôle automatique 74. L'actualisation de la valeur de décélération de référence Yref permet ainsi d'adapter le freinage en fonction de la position du véhicule ferroviaire 10 sur la ligne 12. Par exemple, la valeur de décélération de référence Yref peut être plus faible dans les rampes que dans les pentes pour procurer un « iso-ressenti » de la décélération apparente du train par les passagers.
Le système de contrôle automatique 74 est propre également à adresser une instruction d'activation du mode de freinage d'urgence. Cette instruction, notée EB Request est propre à provoquer le freinage rapide du train. Cette instruction d'activation du mode de freinage d'urgence comporte simultanément une instruction de désactivation du mode freinage de service.
Les moyens de mesure 76 sont aptes à mesurer une décélération instantanée effective Ymes du véhicule ferroviaire 10 quand le véhicule ferroviaire 10 est en circulation sur la ligne 12, ceci indépendamment de l'inclinaison de la voie 14. Les moyens de mesure 76 comprennent, par exemple, un accéléromètre ou un gyroscope.
Avantageusement, la mesure de la décélération effective Ymes du véhicule ferroviaire 10 est apte à être renouvelée à un intervalle de temps régulier, par exemple égal à 100 ms.
L'unité de calcul 78 est reliée au système de contrôle automatique 74 et aux moyens de mesure de la décélération 76 pour recevoir la valeur de décélération de référence Yref et éventuellement l'instruction de freinage d'urgence EB Request, ainsi que la mesure de la décélération effective Ymes du véhicule ferroviaire 10.
L'unité de calcul 78 est apte à comparer la décélération effective Ymes du véhicule ferroviaire 10 mesurée par les moyens de mesure 76 et la valeur de décélération de référence Yref.
Dans le mode freinage de service, illustré sur la figure 3, l'unité de calcul 78 est apte à activer, d'abord le frein électro-dynamique 50, puis le frein mécanique à friction 52, dans le cas où la décélération effective Ymes est inférieure à la valeur de décélération de référence Yref, à cause d'un freinage insuffisant, et enfin le frein de compensation 32 si la valeur de décélération de référence n'est toujours pas atteinte.
A cet effet, l'unité de calcul 78 est également apte à déterminer un seuil de décélération du véhicule ferroviaire 10 mesurée par les moyens de mesure 76, en dessous duquel l'activation du frein de compensation 32 est nécessaire en plus du frein mécanique à friction 52.
Le mode de freinage d'urgence est activé par l'unité de calcul 78 lors de la réception d'une instruction EB Request issue du système de contrôle automatique 74.
Lors de ce freinage d'urgence, et comme illustré sur la figure 4, le frein mécanique à friction 52, est d'abord engagé et si la décélération mesurée Ymes est inférieure à une décélération souhaitée Yref, le frein de compensation 32 est activé en complément avec un effort de freinage déterminé par l'unité de calcul 78 pour atteindre la décélération souhaitée Yref.
Dans les deux modes, l'unité de commande 64 est apte à recevoir un signal de consigne pour le frein de compensation transmis par l'unité de calcul 78, et à commander le frein de compensation 32 avec un effort de freinage correspondant à la consigne pour modifier l'effort de freinage induit par le frein de compensation 32, et ainsi modifier la valeur de décélération effective Ymes du véhicule ferroviaire 10 pour qu'elle atteigne la valeur Yref souhaitée.
Le détail du procédé de freinage du véhicule ferroviaire selon l'invention mis en œuvre sous la commande de l'unité 78 dans le mode de freinage de service va être décrit en regard de la figure 3.
Dans le mode de freinage de service, le frein électro-dynamique 50 est privilégié.
Lors de l'activation du mode de freinage de service à l'étape 302 pour l'application d'un effort retardateur, un calcul de l'effort pour le frein électro-dynamique 50 est d'abord effectué comme connu en soi à l'étape 304. Cet effort de freinage est appliqué au frein électro-dynamique 50 à l'étape 306.
Un test est effectué à l'étape 308 pour déterminer si la décélération effective mesurée Ymes est supérieure ou égale à la décélération de référence Yref fournie par le système.
Si tel est le cas, un nouvel effort pour le frein électro-dynamique est calculé à l'étape 304 et l'effort de freinage est appliqué à l'étape 306.
Si tel n'est pas le cas, il est déterminé, lors d'un test effectué à l'étape 310, si la capacité maximale du frein électro-dynamique a été utilisée. Si tel n'est pas le cas, un nouveau calcul de l'effort de freinage pour le frein électro-dynamique est effectué à l'étape 304.
Cet effort est augmenté jusqu'à ce que la décélération effective Ymes soit supérieure ou égale à la décélération de référence Yref ou jusqu'à ce que la capacité maximale du frein électro-dynamique 50 soit atteinte.
Si à l'étape 310, cette capacité maximale du frein électro-dynamique 50 est atteinte, le frein mécanique à friction 52 est alors activé.
A cet effet, l'unité de calcul 78 détermine l'effort nécessaire pour le frein mécanique à friction à l'étape 312 pour atteindre la décélération souhaitée Yref. La consigne ainsi calculée est appliquée à l'étape 314.
Lors du test à l'étape 316, il est déterminé si la décélération effective Ymes est supérieure ou égale à la décélération de référence Yref. Si tel est le cas, la consigne appliquée au frein mécanique à friction est maintenue à l'étape 314. Si Ymes < Yref, il est déterminé à l'étape 318 si le frein mécanique à friction 52 a atteint sa capacité maximale.
51 tel n'est pas le cas, un nouveau calcul de l'effort de freinage pour le frein mécanique à friction 52 est réalisé à l'étape 312. Si la capacité maximale du frein mécanique à friction
52 est atteinte, le frein de compensation 32 est activé à l'étape 320 et suivante.
Pour l'application du frein de compensation, à l'étape 320, un calcul de l'effort à fournir par le frein de compensation 32 est effectué. La consigne de freinage est déterminée par l'unité de calcul 78 en fonction d'abaques mémorisés donnant l'effort de freinage à appliquer par le frein de compensation 32 en fonction de la décélération Yref souhaitée, l'effort de freinage appliqué par le frein électro-dynamique 50 et des caractéristiques de la voie.
A l'étape 322, la consigne est appliquée au frein de compensation 32, qui exerce alors directement sur le rail par les patins 60, depuis chacun des bogies du véhicule ferroviaire, un effort de freinage conforme à l'effort calculé à l'étape 320.
A l'étape 324, identique à l'étape 316, la décélération effective Ymes mesurée est comparée à la décélération de référence Yref fournie par le système 74.
Si Ymes ≥ Yref , l'effort à appliquer par le frein de compensation 32 est recalculé à l'étape 320 dans le but de commander le frein de compensation de sorte que Ymes converge vers γΓβΙ sinon les étapes 302 et suivantes sont à nouveau mises en œuvre.
Ainsi, on comprend que dans le mode de freinage de service, le frein électrodynamique 50 est d'abord utilisé, puis, en cas de besoin supplémentaire de freinage, le frein mécanique à friction 52 est appliqué, avec une consigne correspondant à la consigne juste nécessaire pour obtenir la décélération souhaitée. En cas de besoin supplémentaire de freinage, le freinage ne pouvant être exercé par le frein électrodynamique 50 et le frein de frein mécanique à friction 52, le frein de compensation 32 est appliqué.
En cas d'insuffisance du freinage de service, alors que les trois types de freins
(électro-dynamique, mécanique, puis de compensation) sont appliqués à leur maximum, le mode freinage d'urgence est déclenché.
Le procédé de freinage du véhicule ferroviaire 10 selon l'invention mis en œuvre sous le pilotage de l'unité 78 dans le mode de freinage d'urgence va maintenant être décrit en regard de la figure 4.
Le mode de freinage d'urgence du véhicule ferroviaire 10 est activé, à l'étape 400, par réception d'une commande EB Request par l'unité de calcul 78 depuis le système 74, par exemple suite à la détection d'un obstacle devant le véhicule ferroviaire 10.
Le frein mécanique à friction 52 est actionné à l'étape 402 par l'unité de calcul 78 par commande des actionneurs 56.
La force de freinage appliquée dans ce cas par le frein mécanique à friction 52 est maximale.
A l'étape 404, la décélération effective Ymes mesurée est comparée à la décélération de référence γΓβΙ fournie par le système 74.
Si Ymes ≥ Yref, la commande du frein de compensation 32 n'est pas activée. En revanche, si Ymes < Yref , alors l'effort de freinage pour la commande du frein de compensation 32 est calculé à l'étape 406 pour atteindre la décélération de référence Yref , puis cette consigne est appliquée à l'étape 408.
Après application de la consigne par le frein de compensation, le test de l'étape 410 est mis en œuvre pour déterminer si Ymes > Yref -
Si tel est le cas, les étapes 402 et suivantes sont reconduites.
Si Ymes < Yref, alors le calcul de l'effort de freinage à ajouter est reconduit à l'étape 406 pour réduire partiellement l'effet du frein de compensation 32 dans le but que la décélération mesurée Ymes converge vers la décélération de référence Yref
Le régulateur, qui asservit la force de freinage à la décélération mise en œuvre par l'unité de calcul 78 pour la commande du frein de compensation 32, est illustré sur la figure 5. Il assure une variation continue de l'effort de freinage.
La consigne de commande U du frein de compensation est calculée par l'unité de calcul 78 et adressée simultanément à l'unité de commande 64.
A partir de la valeur de décélération de référence Yref du véhicule ferroviaire 10 et de la mesure de la décélération effective Ymes du véhicule ferroviaire 10, l'unité de calcul 78 calcule par un soustracteur une différence Δ entre la valeur de décélération de référence Yref du véhicule ferroviaire 10 et la mesure de la décélération effective Ymes du véhicule ferroviaire 10, de sorte que Δ = Yref - Ymes- Dans le cas où la différence Δ est nulle ou négative, la correction fournie par le correcteur n'est pas appliquée au frein de compensation.
Dans le cas où la différence Δ est positive, un correcteur C(s), mis en œuvre par l'unité de calcul 78, détermine la consigne U devant être appliquée par le frein de compensation 32 à partir de sa fonction de transfert notée C(s). Avantageusement, la consigne U est calculée pour chaque frein de compensation du véhicule en tenant compte du poids P du seul véhicule sur lequel est monté le frein de compensation.
Cette consigne U est appliquée à l'unité 64 du frein de compensation 32 dont la fonction de transfert est notée H(s). Il en résulte une décélération du train Braking effort mesurée par les moyens de mesure 76.
On comprend que le frein de compensation étant commandé avec une consigne variable continûment, dont la valeur est comprise entre les deux forces de freinage extrêmes du frein de compensation et dépendant de manière non booléenne de la décélération effective du véhicule, le train peut suivre au plus juste la décélération de référence souhaitée.
Ainsi, les freinages brusques causés par les freins de compensation actuels fonctionnant en tout ou rien sont évités, ce qui rend possible la réduction de la distance minimale séparant deux véhicules sur la ligne, le train amont ne craignant plus un freinage brusque du train situé en aval.

Claims

REVENDICATIONS
1 . - Véhicule ferroviaire (10) apte à circuler sur des rails (14) comportant :
- des roues (26) en contact sur le rail (14) ;
- des moyens de freinage interne (30) du véhicule ferroviaire (10) ; et
- un frein de compensation (32) mécanique comportant une partie mobile (60) propre à venir en contact avec le rail (14) pour appliquer une force de freinage ;
caractérisé en ce que le frein de compensation (32) comporte des moyens (78) de régulation de l'effort de freinage appliqué sur le rail (14) en fonction de la décélération effective (Ymes) du véhicule ferroviaire (10), les moyens de régulation (78) étant aptes à faire appliquer au frein de compensation (32) des efforts de freinage intermédiaires compris entre des efforts de freinage extrêmes du frein de compensation (32).
2. - Véhicule ferroviaire (10) selon la revendication 1 comportant :
- des moyens de fourniture d'une valeur de décélération de référence (Yref) dépendant de la position du véhicule ferroviaire (10) sur la ligne (12) ;
- des moyens (76) de mesure de la décélération effective (Ymes) du véhicule ferroviaire (10) ;
caractérisé en ce que les moyens de régulation (78) sont propres à calculer l'effort de freinage à appliquer au rail par le frein de compensation (32), en fonction de l'écart entre la valeur de décélération de référence (γΓβ et de la valeur de décélération effective
3. - Véhicule ferroviaire (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de régulation (78) sont propres à faire varier continûment la force de freinage appliquée au rail par le frein de compensation (32), en fonction de la valeur de décélération effective (Ymes)-
4. - Véhicule ferroviaire (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le frein de compensation (32) comporte plusieurs électroaimants (62), ou plusieurs aimants permanents, dont la position peut être télécommandée, commandés indépendamment pour assurer la force de freinage.
5. - Véhicule ferroviaire (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de freinage interne (30) du véhicule comprennent : - un frein électro-dynamique (50) comportant un moteur d'entraînement (54) du véhicule propre à fonctionner en générateur en étant entraîné par les roues (26) ; et
- un frein mécanique à friction (52) propre à assurer un freinage mécanique sur les roues (26) du véhicule, et des moyens d'activation du frein mécanique à friction (52) en cas de freinage insuffisant ou de panne du frein électro-dynamique (50).
6. - Véhicule ferroviaire (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans un mode de freinage de service, il comporte des moyens (78) d'activation successive :
- du frein électro-dynamique (50), puis
- du frein mécanique à friction (52), puis
- du frein de compensation (32) sous la commande des moyens de régulation (78),
jusqu'à l'atteinte d'une décélération de référence souhaitée (Yref).
7. Véhicule ferroviaire (10) selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que dans un mode de freinage d'urgence, il comporte des moyens (78) d'activation successive :
du frein mécanique à friction (52), puis
du frein de compensation (32) sous la commande des moyens de régulation (78),
jusqu'à l'atteinte d'une décélération de référence souhaitée (γΓβ .
8. - Procédé de freinage d'un véhicule ferroviaire (10) circulant sur des rails (14) comportant les étapes suivantes :
- mesure d'une décélération effective (Ymes) du véhicule ferroviaire (10) par des moyens de mesure (76) ;
- commande de moyens de freinage internes (30) du véhicule ferroviaire ;
- application d'un effort de freinage régulé depuis un frein de compensation (32) comportant une partie mobile (60) propre à venir en contact avec le rail (14) pour appliquer l'effort de freinage, la régulation (78) de l'effort de freinage appliqué par le frein de compensation imposant au frein de compensation (32) des efforts de freinage intermédiaires compris entre des efforts de freinage extrêmes du frein de compensation (32) en fonction d'une décélération effective (Ymes) du véhicule ferroviaire (10).
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