EP4727792A1 - Système de protection d'une caténaire d'une voie de circulation d'un véhicule ferroviaire - Google Patents
Système de protection d'une caténaire d'une voie de circulation d'un véhicule ferroviaireInfo
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- EP4727792A1 EP4727792A1 EP24732005.4A EP24732005A EP4727792A1 EP 4727792 A1 EP4727792 A1 EP 4727792A1 EP 24732005 A EP24732005 A EP 24732005A EP 4727792 A1 EP4727792 A1 EP 4727792A1
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Abstract
L'invention concerne un système de protection d'une caténaire d'une voie de circulation d'un véhicule ferroviaire comprenant au moins une portion de profilé aérien de contact s'étendant principalement selon une direction longitudinale, caractérisé en ce qu'il comprend : au moins un capot de protection de ladite portion de profilé aérien de contact, ledit capot de protection étant configuré pour pouvoir reposer sur et au contact de ladite portion de profilé aérien de contact et la recouvrir au moins en partie; au moins un dispositif recouvrant configuré pour pouvoir couvrir au moins en partie ledit capot de protection et au moins un point de fixation reliant ladite portion de profilé aérien de contact à un bras isolant dudit profilé aérien de contact, ledit bras isolant étant configuré pour pouvoir être fixé à un ouvrage d'art; et en ce que chaque capot de protection et chaque dispositif recouvrant sont formés d'au moins un matériau choisi dans le groupe formé des polymères diélectriques.
Description
DESCRIPTION
TITRE DE L’INVENTION : SYSTÈME DE PROTECTION D’UNE CATÉNAIRE D’UNE VOIE DE CIRCULATION D’UN VÉHICULE FERROVIAIRE
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne un système de protection d’une caténaire et en particulier d’un profilé aérien de contact dans des infrastructures ferroviaires. L’invention s’étend également à une caténaire ferroviaire munie d’un tel système de protection.
Arrière-plan technologique
Les caténaires permettent d’alimenter en courant une motrice électrique d’un véhicule ferroviaire et sont principalement constituées de structures, de fils de contact et de câbles porteurs. Le fil de contact permet le contact avec un pantographe installé sur le toit de la motrice électrique du véhicule ferroviaire de façon à capter le courant électrique circulant dans le fil de contact et ainsi alimenter la motrice en énergie électrique pour son déplacement sur les rails.
Certaines portions de voies ferrées sont contraintes latéralement et verticalement, en particulier à proximité ou sous certains ouvrages d’art tels que des tunnels (ouvrages d’art longs) ou des ponts (ouvrages d’art courts). La norme UIC (Union Internationale des Chemins de fer) 606- 1 fixe une distance minimale entre la caténaire et les ouvrages d’art. Cette distance minimale de sécurité permet de ménager une lame d’air isolante évitant la formation d’arcs électriques. Sur certains ouvrages d’art anciens, cette distance minimale ne peut pas être respectée compte tenu de l’encombrement. Dans ces cas, des travaux onéreux doivent être réalisés si des dérogations exceptionnelles ne peuvent être obtenues.
Dans le cas d’ouvrages d’art tels que les tunnels et les ponts, il est connu de remplacer le fil de caténaire par un profilé aérien de contact (aussi connu sous l’acronyme PAC) maintenu par une attache de profilé, elle même portée par un bras isolant, ancré à une paroi latérale de l’ouvrage d’art. FR 3 069 202 décrit par exemple un dispositif de suspension d’un tel profilé aérien de contact au-dessus
d’une voie de chemin de fer.
Cependant, cette solution ne permet pas nécessairement de respecter une distance prédéterminée nécessaire pour permettre d’éviter tout risque d’arc électrique, telle que la distance minimale entre la caténaire et les ouvrages d’art édictée par la norme UIC (Union Internationale des Chemins de fer) 606-1.
FR2713567 décrit un support de caténaire pour tunnel, du type comportant un bras électriquement isolant, monté sur la voûte du tunnel par l'intermédiaire d'une platine de montage.
US2015/207305 décrit un système de couvercle isolant pour isolateurs de lignes électriques à haute tension.
DE20020440 décrit un couvercle électriquement isolant fixé temporairement pour une partie d'un accessoire conducteur sous tension et pour au moins une partie d'un isolateur adjacent, à titre de protection contre un contact accidentel.
Les inventeurs ont cherché à proposer une solution facile à mettre en œuvre, permettant d’assurer la sécurité et la fiabilité du réseau ferroviaire sans nécessiter d’importants travaux de modification des ouvrages d’art existants.
Objectifs de l’invention
L’invention vise ainsi à fournir un système de protection d’une caténaire qui permette de protéger les caténaires rigides installés à proximité d’un ouvrage d’art de tout risque électrique entre ceux-ci.
L’invention vise en particulier à fournir un système de protection d’une caténaire qui permette d’améliorer la fiabilité du réseau ferroviaire.
L’invention vise également à fournir un système de protection d’une caténaire qui permette d’améliorer la sécurité et la disponibilité du réseau ferroviaire.
L’invention vise également à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un système de protection permettant de protéger de la corrosion une caténaire équipée d’un tel dispositif.
L’invention vise également à fournir, dans au moins un mode de réalisation de l’invention, un système de protection d’une caténaire qui soit adapté à différents
types d’électrification des caténaires du réseau ferroviaire français (en particulier les caténaires fonctionnant avec un courant continu de l’ordre de 1500 Volts).
Exposé de l’invention
Pour ce faire, l’invention concerne un système de protection d’une caténaire d’une voie de circulation d’un véhicule ferroviaire, ladite caténaire comprenant au moins une portion de profilé aérien de contact s’étendant principalement selon une direction longitudinale, ledit système de protection étant caractérisé en ce qu’il comprend : au moins un capot de protection de ladite portion de profilé aérien de contact, ledit capot de protection étant configuré pour pouvoir reposer sur et au contact de ladite portion de profilé aérien de contact et la recouvrir au moins en partie ; au moins un dispositif recouvrant configuré pour pouvoir couvrir au moins en partie ledit capot de protection et au moins un point de fixation reliant ladite portion de profilé aérien de contact à un bras isolant dudit profilé aérien de contact, ledit bras isolant étant configuré pour pouvoir être fixé à un ouvrage d’art et en ce que chaque capot de protection et chaque dispositif recouvrant sont formés d’au moins un matériau choisi dans le groupe formé des polymères diélectriques.
Ainsi un tel système selon l’invention permet d’isoler électriquement les profilés (ou profils) aériens de contact (ou caténaires dites « rigides » par opposition aux caténaires classiques sous forme de câbles), en particulier lorsque certaines distances de sécurité prédéterminées avec la structure formée par un ouvrage d’art tel qu’un pont ou encore un tunnel ne sont pas respectées. L’invention procure donc une solution pratique, facile à mettre en place de façon rapide, fiable et peu onéreuse permettant de limiter les distances d’isolement tout en évitant tout risque d’arc électrique entre les profilés aériens de contact et les ouvrages d’art.
Un système de protection d’une caténaire selon l’invention est donc adapté pour protéger divers éléments d’une caténaire rigide, c’est-à-dire non seulement chaque profilé aérien de contact mais également chaque zone de jonction reliant une portion de profilé aérien de contact avec un bras isolant fixé à un ouvrage d’art.
Avantageusement et selon l’invention, chaque capot de protection est configuré pour pouvoir être fixé sur ladite portion de profilé aérien de contact.
Chaque capot de protection peut par exemple se présenter sous la forme d’une bande (ou lame) incurvée. Avantageusement et selon l’invention, chaque capot de protection s’étend principalement sous la forme d’une bande telle qu’une section droite transversale de ladite bande présente une courbure non nulle. Avantageusement et selon l’invention, la concavité de ladite bande du capot de protection est orientée du côté disposé au contact de ladite portion de profilé aérien de contact.
Avantageusement et selon l’invention, chaque capot de protection présente deux décrochements configurés pour pouvoir recevoir des ailettes latérales de ladite portion de profilé aérien de contact. De tels décrochements permettent par exemple de pouvoir clipser le capot de protection sur la portion de profilé aérien de contact ou encore de le mettre en place sur le profilé en faisant coulisser le capot de protection sur le profilé avec les ailettes du profilé aérien de contact dans des rainures formées par lesdits décrochements.
Avantageusement et selon l’invention, chaque dispositif recouvrant est configuré pour pouvoir recouvrir en partie deux capots de protection (distincts l’un de l’autre) dudit profilé aérien de contact. Ainsi, chaque dispositif recouvrant peut recouvrir en partie des capots de protection disposés de part et d’autre dudit point de fixation reliant ladite portion de profilé aérien de contact à un bras isolant dudit profilé aérien de contact.
Avantageusement et selon l’invention, chaque dispositif recouvrant présente une portion principale plane prolongée latéralement de deux rabats latéraux. Chaque rabat latéral permet de protéger le bras isolant relié au profilé aérien de contact.
Avantageusement et selon l’invention, ledit bras isolant s’étend selon une direction sensiblement orthogonale à ladite direction longitudinale de ladite portion de profilé aérien de contact.
Avantageusement et selon l’invention, chaque capot de protection et chaque dispositif recouvrant sont fabriqués par moulage par injection.
Avantageusement et selon l’invention, chaque capot de protection et chaque dispositif recouvrant sont formés d’au moins un matériau choisi dans le groupe formé des polyéthylènes (PE), des copolymères d’éthylène et d’acétate de vinyle (EVA) et de leurs copolymères. En particulier chaque capot de protection et chaque dispositif recouvrant sont formés d’au moins un matériau choisi dans le groupe formé des polyéthylènes dénués d’halogène.
L’invention concerne aussi une caténaire rigide (ou une portion de profilé aérien de contact) équipée d’un système de protection selon l’invention.
L’invention concerne de manière avantageuse un profilé aérien de contact d’une caténaire équipé d’un système de protection selon l’invention.
L’invention concerne également un système de protection et une caténaire équipée d’un système de protection selon l’invention, caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.
Liste des figures
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles :
[Fig. 1] est une vue schématique en coupe et de côté d’un profilé aérien de contact fixé à un ouvrage d’art,
[Fig. 2] est une vue en coupe et de côté d’un profilé aérien de contact fixé à un ouvrage d’art et équipé d’un système de protection selon l’invention,
[Fig. 3] est une vue schématique en perspective d’une caténaire équipée de capots de protection d’un système de protection selon l’invention,
[Fig. 4] est une vue schématique en coupe d’un capot de protection d’un système de protection selon le premier mode de réalisation de l’invention,
[Fig. 5] est une vue schématique en perspective d’une caténaire équipée d’un système de protection selon l’invention,
[Fig. 6] est une vue schématique de dessus d’un capot de protection d’un système de protection selon l’invention.
Description détaillée de modes de réalisation de l’invention
Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement
respectées et ce, à des fins d’illustration et de clarté. Dans toute la description détaillée qui suit en référence aux figures, les éléments identiques, similaires ou analogues sont désignés par les mêmes références sur toutes les figures.
La figure 1 illustre un profilé aérien 10 de contact et un dispositif de suspension de celui-ci à un ouvrage d’art 50. Le dispositif de suspension de ce profilé aérien 10 de contact comprend un dispositif d’ancrage 4 du dispositif de suspension à l’ouvrage d’art 50, un bras isolant 6, un bras de réglage 7 et une base d’attache 8, le bras de réglage 7 étant interposé entre le bras isolant 6 et la base d’attache 8 du profilé aérien 10 de contact. Différents types de dispositifs d’ancrage peuvent bien sûr être mis en œuvre pour solidariser le dispositif de suspension à une paroi d’un ouvrage d’art.
Le profilé aérien 10 de contact comprend, en partie supérieure, des ailettes latérales 13, 14 configurées pour pouvoir se loger dans des rainures formées par la base d’attache 8, et, en partie inférieure, un fil de contact 12 électrique destiné à alimenter une motrice d’un véhicule ferroviaire par l’intermédiaire d’un pantographe installé sur le toit du véhicule ferroviaire lors de son passage sur la voie de circulation au-dessus de laquelle s’étend un tel profilé aérien de contact.
Les figures 2 à 6 illustrent un système de protection d’une caténaire selon l’invention. La figure 2 représente un profilé aérien 10 de contact fixé à un ouvrage d’art 50 et équipé d’un système de protection selon l’invention.
Un système de protection selon l’invention comprend au moins un capot 20 de protection et au moins un dispositif recouvrant 40 configuré pour pouvoir couvrir au moins en partie le capot de protection 20 et au moins un point de fixation reliant la portion de profilé aérien de contact 10 à un bras isolant 6 du profilé aérien 10 de contact.
La figure 3 représente plusieurs portions d’un profilé aérien 10 de contact équipé uniquement de capots 20 de protection, c’est-à-dire avant la mise en place des dispositifs recouvrant 40.
La figure 4 illustre un tel capot 20 de protection en coupe transversale. Le capot 20 de protection s’étend principalement longitudinalement sous la forme d’une bande 22 incurvée présentant une face supérieure 21 et une face inférieure 25
destinée à être orientée du côté du profilé aérien 10 de contact. La bande 22 incurvée du capot 20 de protection s’étend transversalement entre deux languettes longitudinales 23, 24. Dans le mode de réalisation représenté, le capot 20 de protection comprend en outre sous sa face inférieure 25 des décrochements 26, 27 configurés pour recevoir les ailettes latérales 13, 14 du profilé aérien 10 de contact. Le capot 20 de protection comprend également sous sa face inférieure 25 une nervure 28 centrale configurée pour pouvoir être insérée dans une rainure centrale (non visible sur les figures) du profilé aérien 10 de contact.
La figure 5 représente schématiquement plusieurs portions d’un profilé aérien 10 de contact équipé de capots de protection 20 selon l’invention auxquels vient se superposer en partie un dispositif recouvrant 40. Chaque capot 20 de protection est configuré pour pouvoir reposer sur et au contact d’au moins une portion du profilé aérien 10 de contact de la caténaire et la recouvrir au moins en partie.
Dans le mode de réalisation illustré, chaque dispositif recouvrant 40 présente une portion principale 41 plane prolongée latéralement de part et d’autre de deux rabats 43, 44 latéraux. A l’une de ses extrémités longitudinales, destinée à être disposée vers le bras isolant et sa fixation sur l’ouvrage d’art, la portion principale 41 présente une portion évasée 42. A l’autre extrémité longitudinale de la portion principale 41 plane du dispositif recouvrant 40, chaque rabat 43, 44 latéral présente une ouverture formant une manche 52, 54 destinée à être positionnée et recouvrir une partie d’un capot de protection 20.
Comme on peut le voir sur la figure 5, une pluralité d’orifices 47, 48 peuvent être prévus au travers de l’épaisseur du matériau formant le dispositif recouvrant 40, en particulier dans les surfaces de chaque rabat latéral 43, 44 et du front 45 afin de pouvoir ensuite mettre en place des moyens de fixation tels que des broches 49 ou encore des loquets en caoutchouc afin de fixer le dispositif recouvrant 40 à chaque capot 20 de protection.
Chaque capot de protection 20 illustré aux figures 2 à 6 présente par exemple une largeur totale (section transversale) de l’ordre de 90 mm à 20 mm et une longueur pouvant par exemple être comprise entre 25 mm et 1000 mm. Chaque
paroi d’un capot de protection présente par exemple une épaisseur de l’ordre de 2 mm.
Le capot de protection 20 et le dispositif recouvrant 40 représentés aux figures 2 à 6 sont formés d’un matériau choisi dans le groupe des polyéthylènes sans halogène. Ces matériaux présentent des propriétés de retardateurs de flamme. En effet, le polyéthylène (PE) est un thermoplastique cristallin qui possède des caractéristiques mécaniques discrètes même à basse température. Il est caractérisé par un allongement élevé à la rupture et possède un bon comportement à la friction et des propriétés anti-usure et de résistance au vieillissement. Il a également une faible absorption d’eau et perméabilité à la vapeur.
Bien que le polyéthylène ait naturellement une faible résistance au feu, il peut être considérablement amélioré par des matériaux de remplissage sans halogène, comme ici un éthylène-acétate de vinyle (EVA) également sans halogène et retardateur de flamme. Les renforts utilisés peuvent par exemple être des renforts inorganiques ou organiques sous forme de particules, de fils, de fils coupés ou broyés ou encore de fibres et peuvent par exemple être choisis parmi les fibres de verre, les fibres de carbone, les fibres d’aramide ou encore les particules minérales (talc...).
Les élastomères d'éthylène-acétate de vinyle (EVA) sont fabriqués comme du polyéthylène basse densité qui sont mous, flexibles et robustes. L'EVA a de bonnes propriétés barrières. Sa résistance aux chocs et sa flexibilité sont conservées même à basses températures et il offre une bonne résistance à la fissuration sous contrainte ainsi que des propriétés étanches à l’eau et aux adhésifs thermofusibles, et une résistance au rayonnement UV.
Ces deux matériaux ont d'excellentes propriétés diélectriques : une rigidité diélectrique élevée, une faible constante diélectrique et un faible facteur de dissipation à toutes les fréquences. Cela en fait des matériaux d’isolation idéal pour différentes gammes de profilés aériens de contact ou caténaires rigides des infrastructures ferroviaires.
Ces performances ont été mises en évidence et vérifiées par des essais de qualification. Ces essais ont montré que l’utilisation d’un système de protection
selon l’invention permet de réduire la distance entre le profilé aérien de contact et l’ouvrage d’art formant une couche d’air isolant électrique à une distance de 30 mm au lieu d’au moins 50 mm sans système de protection dans le cas d’une tension de 73 kV, ou encore une distance de 60 mm au lieu d’une distance de 120 mm dans le cas d’une tension de 93 kV.
Les capots de protection de la caténaire possèdent aussi des bonnes caractéristiques mécaniques de dureté et de résistance au choc.
Des essais en soufflerie ont été effectués pour démontrer l'adéquation de chaque élément par rapport aux conditions environnementales, qu'il s'agisse de conditions météorologiques naturelles ou de perturbations de l'air causées par un véhicule en mouvement.
Les capots de protection et dispositifs recouvrant placés sur la caténaire rigide permettent également de protéger les profilés contre la corrosion et contre les éventuels écoulements d’eau depuis une voûte d’un pont ou d’un tunnel.
Claims
1. Système de protection d’une caténaire d’une voie de circulation d’un véhicule ferroviaire, ladite caténaire comprenant au moins une portion de profilé aérien de contact (10) s’étendant principalement selon une direction longitudinale, ledit système de protection étant caractérisé en ce qu’il comprend :
- au moins un capot de protection (20) de ladite portion de profilé aérien de contact (10), ledit capot de protection étant configuré pour pouvoir reposer sur et au contact de ladite portion de profilé aérien de contact (10) et la recouvrir au moins en partie ;
- au moins un dispositif recouvrant (40) configuré pour pouvoir couvrir au moins en partie ledit capot de protection (20) et au moins un point de fixation reliant ladite portion de profilé aérien de contact (10) à un bras isolant (6) dudit profilé aérien de contact, ledit bras isolant étant configuré pour pouvoir être fixé à un ouvrage d’art ; et en ce que chaque capot de protection (20) et chaque dispositif recouvrant (40) sont formés d’au moins un matériau choisi dans le groupe formé des polymères diélectriques.
2. Système de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque capot de protection (20) est configuré pour pouvoir être fixé sur ladite portion de profilé aérien de contact.
3. Système de protection selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque capot de protection (20) s’étend principalement sous la forme d’une bande telle qu’une section droite transversale de ladite bande présente une courbure non nulle (22).
4. Système de protection selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque capot de protection (20) présente deux décrochements (26, 27) configurés pour pouvoir recevoir des ailettes latérales de ladite portion de profilé aérien de contact (10).
5. Système de protection selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque dispositif recouvrant (40) est configuré pour pouvoir recouvrir en partie deux capots de protection dudit profilé aérien de contact (10).
6. Système de protection selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque dispositif recouvrant (40) présente une portion principale (41) plane prolongée latéralement de deux rabats (43, 44) latéraux.
7. Système de protection selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit bras isolant (6) s’étend selon une direction sensiblement orthogonale à ladite direction longitudinale de ladite portion de profilé aérien de contact (10).
8. Système de protection selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque capot de protection (20) et chaque dispositif recouvrant (40) sont formés d’au moins un matériau choisi dans le groupe formé des polyéthylènes (PE), des copolymères d’éthylène et d’acétate de vinyle (EVA) et de leurs copolymères.
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