FR2528778A3

FR2528778A3 - Procede de freinage pour vehicule ferroviaire et dispositif pour sa mise en oeuvre

Info

Publication number: FR2528778A3
Application number: FR8210476A
Authority: FR
Inventors: Bernard Moulin; Andre Tondu
Original assignee: Faiveley Enterprises SA; Faiveley SA
Current assignee: Faiveley Enterprises SA; Faiveley Transport SA
Priority date: 1982-06-16
Filing date: 1982-06-16
Publication date: 1983-12-23
Also published as: FR2528778B3

Abstract

PROCEDE ET DISPOSITIF DE FREINAGE UTILISANT DES DETECTEURS 1, 2 DE LA VITESSE DES ESSIEUX, UN ETAGE 3 DE CALCUL DE LA VITESSE DE REFERENCE V DU VEHICULE ET UN ETAGE 17, 18 DE COMBINAISON DE CES SIGNAUX AVEC UN SEUIL DEPENDANT DE LA VITESSE DE REFERENCE. CE SEUIL EST DETERMINE DE MANIERE A ENTRETENIR UN CERTAIN GLISSEMENT RELATIF CORRESPONDANT A UN COEFFICIENT D'ADHERENCE MAXIMAL. LE CALCUL DE LA DIFFERENCE ENTRE LE GLISSEMENT RELATIF REEL ET SA VALEUR SOUHAITEE S'EFFECTUE DANS UN GENERATEUR 24 D'IMPULSIONS A RAPPORT CYCLIQUE VARIABLE ASSORTI D'UN INTEGRATEUR QUI DELIVRE UN SIGNAL D'ECART U COMMANDANT UNE ELECTROVANNE DE FREIN 46 PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN SECOND GENERATEUR 43 A RAPPORT CYCLIQUE VARIABLE POUR DONNER UN FONCTIONNEMENT GLOBAL PROGRESSIF A L'ELECTROVANNE. APPLICATION AU FREINAGE DES VEHICULES FERROVIAIRES, NOTAMMENT SOUS DES CONDITIONS ATMOSPHERIQUES VARIABLES.

Description

La présente invention concerne un procédé de
freinage pour véhicule ferroviaire, en-vue d'éviter
l'enrayage des roues.

L'invention concerne également un dispositif
pour la mise en oeuvre de ce procédé.

On sait que, lors du freinage de tels véhicu
les au moyen de freins actionnés par des cylindres à
air comprimé, il peut apparaItre, entre la roue et le
rtil un glissement qui, suivant sa valeur, peut compro
mettre l'efficacité du freinage.

Pour éviter l'enrayage, il est connu de mesurer
la vitesse de chaque essieu et de la comparer avec une
vitesse de référence du véhicule, cette différence cons
tituant le glissement absolu. Si la différence dépasse
un certain seuil, on relâche les freins jusqu'a ce que
le glissement soit redescendu au-dessous du seuil, puis -on rétablit le freinage. Ce seuil est pris en compte
pour éviter que l'action d'anti-enrayage ne se produise
intempestivement pour un enrayage faible et de courte
durée. Il est avantageusement fonction de la vitesse de
référence et, par exemple, proportionnel a cette vitesse.

Cette façon de procéder présente un inconvé
nient en ce sens que l'on se prive délibérément de l'ac
tion de freinage importante que procure dans certaines
limites, le frottement de la roue sur le rail, étant
entendu que ce frottement peut être, dans certaines
conditions, préjudiciable aussi bien a l'efficacité
du freinage qu'd la tenue du matériel.

La présente invention vise a réaliser un pro
cédé et un dispositif de freinage qui permette de béné
ficier sans inconvénients de l'effet de freinage apporté
par le glissement.

Ce résultat est obtenu, conformément a l'in
vention, en élaborant un signal de seuil de manière
& entretenir un glissement relatif de la roue sur le rail ayant une valeur prédéterminée.

L'élaboration du signal de seuil vise à obtenir un coefficient maximal d'adhérence entre la roue et le rail en tenant compte de résultats expérimentaux qui donnent ce coefficient en fonction du glissement relatif, c'est-à-dire du quotient du glissement absolu par la vitesse de référence. De cette manière, le freinage bénéficie au maximum de l'effet de frottement, sans présenter d'inconvénients, car le glissement optimal pris en compte est relativement réduit.

Suivant une réalisation préférée du procédé, on effectue les opérations suivantes:
a) on calcule la différence entre le signal de glissement absolu et le signal de seuil;
b) on multiplie cette différence par un coefficient qui est une fonction décroissante de la vitesse de référence, pour obtenir un signal de commande des organes de freinage agissant progressivement sur ces organes.

Dans les opérations visées plus haut, si l'on admet, pour simplifier, que le seuil est proportionnel à la vitesse de référence, et que la fonction décroissante visée en b) est l'inverse de la vitesse de référence, on obtient un signal de commande qui est la différence entre le glissement relatif réel et une valeur de base du seuil qui est égale au glissement relatif optimal.

Ce signal est appliqué de façon progressive aux organes de freinage, par exemple de façon proportionnelle, ce qui évite les oscillations importantes du glissement relatif autour de sa valeur optimale et, par conséquent, le freinage se trouve optimisé.

De préférence, pour élaborer le signal de glissement absolu, on ajoute a la différence de vitesses un terme proportionnel a l'accélération de l'essieu, pour tenir compte de la vitesse d'évolution de l'enrayage.

De même, on peut avantageusement ajouter un terme proportionnel à la dérivée de cette accélération pour tenir compte de la tendance.

Dans un but de sécurité, l'invention prévoit, quand le glissement absolu dépasse une valeur donnée, de ne plus rechercher un glissement relatif optimal, mais de relâcher complètement le freinage.

Suivant un autre aspect de l'invention, le dispositif de freinage pour véhicule ferroviaire comprend un détecteur de vitesse sur chaque essieu, un étage de calcul d'une vitesse de référence du véhicule, un premier soustracteur relatif a chaque essieu pour calculer un signal de glissement absolu égal à la différence entre la vitesse de cet essieu et la vitesse de référence, et un étage de combinaison de ce signal de glissement absolu avec un signal de seuil relié à un étagé de commande d'organes de freinage. I1 est caractérisé en ce que cet étage de combinaison est un soustracteur agencé pour délivrer un signal proportion nel a la différence entre le signal de glissement absolu et le signal de seuil.

On obtient par ces moyens le signal d'erreur que l'on fera agir, après traitement complémentaire, sur les organes de freinage à action progressive.

Suivant une réalisationpréférée de l'invention, le dispositif comprend un étage de hachage et d'intégration dont une entrée de signal est reliée à l'étage de combinaison, dont une entrée de commande est reliée à l'étage de calcul de la vitesse de référence et dont la sortie est reliée à l'étage de commande des organes de freinage.

Cet étage, qui comprend notamment un générateur de signaux carrés à rapport cyclique variables permet d'élaborer la fonction croissante et la fonction décroissante de la vitesse de référence et de les appliquer à la différence entre glissement absolu et seuil.

Le dispositif comprend encore avantageusement un second générateur de signaux à rapport cyclique variable qui permet de commander de façon progressive une électro-vanne dont le fonctionnement propre s'effectue par tout-ou.rien.

D'autres particularités et ayantages de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre.

Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif:
la figure 1 est un diagramme expérimental donnant le coefficient d'adhérence en fonction du glissement relatif;
. la figure 2 est un schéma d'ensemble, par blocs, du dispositif conforme a l'invention;
la figure 3 est un schéma électrique détaillé d'une partie de la figure 2;
la figure 4 est un schéma détaillé des étages de combinaison de la figure 2;
. la figure 5 est un schéma détaillé de l'étage de hachage et d'intégration ;
les figures 6 et 7 sont des diagrammes destinés à expliquer le fonctionnement de l'étage de hachage
les figures 8 et 9 sont des diagrammes illustrant la relation entre le glissement, la vitesse de référence et le signal d'action sur les organes de freinage; ;
les figures 10 et 11 sont des diagrammes expérimentaux relevés au cours d'essais de freinage, respectivement avec un dispositif classique et avec un dispositif suivant l'invention.

Le procédé suivant l'invention consiste notamment a entretenir systématiquement un glissement de la roue sur le rail. On définit le glissement absolu GA comme la différence dV entre la vitesse de référence
Vr du véhicule et la vitesse V1 de l'essieu:
GA = aV = V1-V
On définit a partir de là le glissement relatif GR:
GR = GA/Vr
Des mesures expérimentales ont permis d'établir que le coefficient d'adhérence T (quotient de l'effort de freinage dd au glissement par le poids du véhicute) était une fonction du glissement relatif GR. Les courbes correspondantes représentées sur la figure 1 correspondent chacune à un certain état du rail (par exemple son humidité) et chacune présente un maximum, le lieu des maxima étant représenté par un trait tireté.

Le procédé suivant l'invention prévoit d'entretenir un glissement relatif GR donnant un coefficient d'adhérence T aussi voisin que possible du maximum pour un type de rail donné. A cette fin, on compare le glissement relatif réel GR à une valeur de base SO du seuil correspondant au glissement souhaité et l'on agit sur les organes de freinage pour que la différence
GR-So soit aussi faible que possible en valeur absolue.

L'invention prévoit encore d'agir sur ces organes de façon progressive, sensiblement proportionnellement l'écart réel constaté, de manière a éviter les oscillations que l'on constate généralement avec une action discontinue, et a rester toujours aussi près que possible de la valeur souhaitée.

On élabore donc un signal de commande Uc tel que:
Uc = k (GR-So)
c
GA-S k Vr
Vr avec S = S .V
En réalité, suivant le procédé de l'invention, et pour des raisons pratiques, le seuil S n'est pas exactement proportionnel à la vitesse de référence Vr, mais il est une fonction croissante de cette vitesse.

De même, et encore pour des raisons pratiques, on ne divise pas précisément la différence GA-S par r mais on la multiplie par une fonction décroissante de Vr.

Pour être efficace, l'action d'anti-enrayage doit tenir compte de la vitesse avec laquelle l'enrayage tend à s'établir. A cette fin, on élabore le signal de glissement absolu en ajoutant à la différence de vitesse
AV un terme-a.tl proportionnel à la décélération de l'essieu en voie d'enrayage.

Pour améliorer encore l'action par une prise en compte de la tendance, on ajoute encore un terme bdl dt proportionnel à la dérivée de la décélération, de sorte que l'expression finale du glissement absolu est:
GA = #V - aγ1 bfγ1
dt
De ce terme on soustrait le signal de seuil S que l'on élabore sous la forme SO.Vr+s où s est un terme fixe. La présence de ce terme supplémentaire permet de mieux adapter la valeur du seuil aux conditions optimales de freinage.

Au lieu de diviser cette différence par Vr comme indiqué plus haut, c'est-à-dire de la multiplier par 1/Vr, on la multiplie par une fonction linéaire décroissante de Vr, ce qui revient a assimiler dans un certain domaine la droite descendante représentant cette fonction a l'hyperbole représentant la fonction l/Vr.

Le signal de commande Uc ainsi obtenu se présente sous la forme d'une tension continue variable approximativement proportionnelle au glissement relatif GR. On module cette tension sous la forme d'impulsions à rapport cyclique variable pour commander une électro-vanne à fonctionnement propre discontinu.

Des valeurs numériques relatives au procédé seront données plus loin.

On va maintenant décrire, en référence à la figure 2, l'ensemble du dispositif, dans un exemple s'appliquant à un bogie à deux essieux, ce bogie comportant un organe de freinage unique agissant sur les deux essieux.

Deux détecteurs de vitesse 1, 2 d'un type connu sont montés chacun sur un essieu pour mesurer les vitesses V1, V2 des essieux. Ils sont reliés à un étage 3 de détermination de la vitesse de référence V r du véhicule qui peut être avantageusement conforme à celui décrit dans le brevet français 81 17056.

Deux soustracteurs 4, 5 reçoivent sur leurs entrées respectivement les signaux V1 et Vr, et V et Vr,
2 et délivrent sur leurs sorties des signaux EV1 = Vl-Vr et aV2 = V2-Vr qui sont des signaux de glissement absolu des essieux respectifs.

Deux dérivateurs 6, 7 ont leurs entrées reliées respectivement aux détecteurs de vitesse 1, 2 et leurs sorties reliées à des entrées de sommateurs respectifs 8, 9 qui reçoivent sur leurs autres entrées les signaux aV1 et AV2.

Les dérivateurs délivrant les accélérations et et 2 des essieux, les sens des tensions représenta- tives de ces grandeurs sont choisis de telle manière qu'on recueille en sortie des sommateurs les valeurs aV1-ayl et AV2-at2, où a est une constante prédéterminée.

Les signaux g 2 émis en sortie des dérivateurs 6, 7 sont dérives vers les entrées d'autres dérivateurs 11, 12 dont les sorties sont reliées à des entrées de sommateurs 13, 14. Ces sommateurs reçoivent sur leurs autres entrées les signaux de sortie des sommateurs 8, 9 de sorte qu'ils délivrent en sortie un signal de glissement absolu modifié (que l'on continuera à appeler GA):

Toutefois, les sommateurs 13, 14 font l'objet d'un montage différent de celui des sommateurs 8, 9.

En référence à la figure 3, les entrées du sommateur 13 comprennent de façon connue des résistances R1 et R2 placées respectivement sur les signaux dXl et AVl-aYlt et une résistance R3 est montée dans la boucle de réaction.

Une diode 15 et une diode Zener 16 sont montées en série sur une ligne en parallèle avec la résistance R2, la diode 15 étant passante dans le sens du signal d'entrée aV1-aXl et la diode Zener 16 dans l'autre sens. Le seuil de la diode Zener est, dans l'exemple décrit, de 10 V, ce qui correspond, également dans l'exemple, à un glissement absolu de 40 km/h.

On comprend que, si le signal de glissement dépasse 40 km/h, la résistance R2 est court-circuitée et le sommateur 13 délivre en sortie un signal de valeur très élevée.

La même disposition existe sur le sommateur 14.

Le procédé prévoit de donner, de préférence, la valeur 0,5 au coefficient a et la valeur 5 au coefficient b.

Les sorties des sommateurs 13, 14 sont appliquées respectivement aux entrées d'étages de combinaison 17, 18 qu'on va décrire en détail en référence à la figure 4.

Chacun de ces étages comprend un amplificateur opérationnel 19, 21 recevant sur son entrée - le signal GA1, GA2 (négatif), le signal Vr (positif) et une tension positive fixe, par l'intermédiaire dé résistances respectives R4, R5, R6, une résistance R7 étant montée en réaction.

Il résulte de ce montage que les tensions émises en sortie les combinaisons suivantes (que l'on continue d'appeler GA1, GA2):

où SO est une valeur de base du seuil S et où s est un terme fixe provenant de la tension positive fixe.

Ces signaux sont appliqués à l'entrée d'un étage de comparaison 22 formé d'uneporte à diodes, qui laisse passer le plus grand des deux, soit GA.

Le signal GA est appliqué à une entrée de signal 23 d'un étage 24 de hachage et d'intégration qui reçoitdautre part, sur une entrée de commande 25, le signal de vitesse de référence Vr
La fonction de l'étage 24 est d'élaborer un signal d'écart entre le glissement relatif GR (qui vaut GA/Vr ) et un seuil prédéterminé fixe SO correspondant au glissement optimal souhaité.

Si, pour simplifier, on fait abstraction des termes d'accélération du signal CA et du terme fixe s, on voit que le signal d'écart est égal à GA/Vr Toutefois, au lieu de multiplier CA par l/Vr, l'invention prévoit de multiplier CA par une fonction linéaire décroissante de Vr, ce qui revient a remplacer un arc d'hyperbole (l/Vr) par une droite descendante.

Cette multiplication s'obtient par un hachage du signal CA suivant des impulsions à rapport cyclique
Cy variable linéairement en fonction du temps (figure 6), une intégration ultérieure redonnant un signal continu.

On va maintenant décrire en détail l'étage 24 en référence a la figure 5.

Un amplificateur 26, qui joue le rôle d'oscillateur de hachage1 a son entrée + reliée au point commun 27 à deux résistances R8, R9, formant diviseur de tension et reliées l'une à la masse et l'autre à une source fixe de -15 V. Ce point 27 est relié d'autre part, par l'intermédiaire du circuit drain-source d'un transistor à effet de champ 28, au point commun à deux résistances R10 et R11 dont l'une est reliée à une source fixe de + 15 V et dont l'autre est reliée à l'étage 3 de détermination de la vitesse de référence pour revoir le signal Vr
Quand le transistor 28 est bloqué, l'entrée + reçoit une tension négative fixe. Quand il conduit, cette entrée reçoit une tension positive qui est une fonction croissante du signal Vr.

La grille du transistor 28 est reliée à la sortie X de l'amplificateur 26 par l'intermédiaire d'une diode 29 passante de la grille vers la sortie X.

L'entrée - de l'amplificateur 26 est reliée à une borne 31 d'un condensateur 32 dont l'autre borne est à la masse. La borne 31 est également reliée à la sortie
X de l'amplificateur par l'intermédiaire d'une résistance R12.

Le circuit collecteur-émetteur d'un transistor 33 est monté en parallèle sur le condensateur 32 et sa base est reliée d'une part à la masse par l'interme- diaire d'une diode 30 passante vers la masse et d'autre part à la sortie X par l'intermédiaire d'un circuit dérivateur constitué d'un condensateur 34 en série et d'une résistance R13 en dérivation.

L'ensemble ainsi décrit constitue, comma on le verra plus loin, un premier générateur 40 d'impt s ions à rapport cyclique variable.

La sortie X de l'amplificateur 26 est reliée à la base d'un transistor 35 dont le circuit collecteur émetteur relie une source positive à la grille d'un transistor à effet de champ 36 par l'intermédiaire d'une diode 37 passante vers cette source. Le circuit drain-source du transistor 36 est en série avec deux résistances R14, R15 sur la ligne joignant l'entrée de signal 23 a un intégrateur 38. Une résistance R16 relie l'entrée 23 à la grille du transistor 36, et une résistance R17 relie la cathode de la diode 37 à une source négative fixe. L'intégrateur 38 comprend essentiellement un amplificateur opérationnel 39 dont la boucle de réaction comprend en parallèle un condensateur 41 et une résistance R18 dont la valeur est égale à la somme des valeurs de R14 et R15 pour que le gain soit égal à l'unité.

La sortie de l'amplificateur 39 est la sortie 42 de l'étage 24.

Quand la sortie X de l'amplificateur 26 est négative à -15V (figure 7-d), le transistor 28 est bloqué et l'entrée + est soumise à une tension V+ négative fixe (figure 7-b) à travers les résistances
R8, R9. Le condensateur 32 se charge sous une tension négative croissante V c (figure 7-a) jusqu'à atteindre la valeur V+ pendant une durée fixe qui ne dépend que de la valeur de la résistance R12 et de la capacité du condensateur 32.

A cet instant, l'amplificateur 26 bascule et sa sortie X passe a +1su. Le transistor 28 devient conducteur et une tension V+ positive ou nulle est appliquée sur l'entrée +. Les résistances R8, R9, R10 sont calculées pour que cette tension soit nulle quand le signal Vr est nul (figure 7-c-A). Le condensateur 32 se décharge alors à travers la résistance R12 de façon symétrique à sa charge (figure 7-a-A), la durée de décharge étant égale a la durée de charge si le signal
Vr est nul. A la fin de la décharge, l'amplificateur 26 bascule à nouveau et le cycle recommence, la sortie X laissant sortir des impulsions de rapport cyclique 0,5 (figure 6).

Si le signal Vr n'est pas nul (figure 7-c
B,C), la tension V+ appliquée à l'entrée + est positive (figure 7-b), et l'amplificateur 26 ne bascule que lorsque le condensateur 32 a pris une charge inverse (figure 7-a-B,C). La sortie X garde donc un signe positif pendant une durée plus longue, son signe négatif gardant la même durée que précédemment (figure 7-d-B,C).

Le rapport cyclique des impulsions négatives de la sortie X décroît (figure 6), jusqu'a atteindre 0,05 quand le signal Vr correspond à une vitesse de référence de 200 km/h.

Quand l'amplificateur 26 bascule pour faire passer la sortie X de + 15V à -15V, la tension inverse du condensateur 32 est instantanément ramenée à zéro par le transistor 33 qui court-circuite ses bornes. Ce transistor est en effet rendu fugitivement conducteur par une impulsion négative sur sa base élaborée par le circuit dérivateur 34, R13. Toute impulsion positive sur cette base est mise à la masse par la diode 30.

Quand la sortie X est positive, le transistor 35 est bloqué et, par l'intermédiaire de la résistance
R17 et de la diode 37, la grille du transistor 36 est polarisée négativement, de sorte que ce transistor est bloqué et que le signal CA présent à l'entrée n'est pas admis à l'intégrateur 38.

Quand la sortie X est négative, le transistor 35 conduit)ce ce qui applique une tension positive sur la cathode de la diode 35 et la grille du transistor 36 est soumise à la tension positive du signal GA. Ce transistor est donc conducteur et admet le signal CA à l'int6- grateur 38.

Le signal CA est donc admis à l'intégrateur pendant les périodes correspondant aux impulsions négatives de la sortie X (figure 7-d) c'est-à-dire avec un rapport cyclique variable entre les durées d'admission et les durées d'interdiction, l'admission étant d'autant plus brève, relativement, que la vitesse de référence est plus grande.

Après intégration dans l'intégrateur 38, on trouve en sortie 42 un signal continu Uc qui est, approximativement, représentatif de l'écart GR-So entre le glissement relatif réel GR et le glissement optimal souhaité
Ce signal sert de signal de commande des organes de freinage suivant une régulation de type proportionnel.

Ce signal est appliqué à l'entrée d'un second générateur 43 de signaux carrés a rapport cyclique variable (figure 2) de type classique, dont la sortie actionne, par l'intermédiaire d'un transistor 44, un relais de commande 45 d'une électro-vanne 46 à fonctionnement par tout ou rien qui provoque, suivant sa position, la mise sous pression ou la vidange des cylindres de freins.

Par le phénomène d'intégration réalisé par l'électro-vanne, la pression d'air comprimé dans les cylindres se trouve modulée à une valeur intermédiaire, sensiblement proportionnelle au signal Uc.

Le,signal Uc est modulé suivant une échelle allant de OV, donnant une pression maximum dans les cylindres, jusqu'à 0,4V, donnant une pression nulle dans les cylindres, c'est-a-dire un relâchement complet du freinagé (figure 8). Les droites de la figure 8 représentent la valeur du signal Uc en fonction du glissement absolu GA, pour diverses valeurs de la vitesse de référence Vr
On peut constater sur ce diagramme que le seuil de GA n'est pas exactement proportionnel à la vitesse de référence, ce qui serait le cas si l'on avait S = SO.V2. On a en réalité::
S = 8 km/h pour V r = 50 km/h
S = 13,2 km/h pour Vr = 100 km/h
S = 18,4 km/h pour V r = 150 km/h
Cette différence est due notamment à l'introduction du terme fixe s.

On constate également que, dès que le glissement CA atteint 40 km/h, on reldche totalement le freinage, grâce au dispositif de la figure 4 qui provoque l'élaboration d'un signal Uc maximal de 0,4V.

L'anamorphose de ce diagramme en coordonnées (Vr, GA) (figure 9) présente l'intérêt de montrer le signal CA comme la somme:
V r Uc + S V + s en considérant que, aux échelles près, Uc = GR.

L'échelle de variation de Uc se lit alors sur la corde verticale comprise entre les lignes Uc = o et Uc = 0,4V.

L'invention améliore considérablement l'efficacité du freinage, puisqu'il est fait en sorte que, par une action judicieuse sur les organes de freinage, il existe toujours un glissement aussi proche que possible de celui donnant l'adhérence maximale.

On a reproduit sur les figures 10 et il des diagrammes expérimentaux relatifs à une même opération de freinage, respectivement par un procédé classique et par un procédé conforme à l'invention.

De haut en bas de chaque figure, les diagrammes représentent: la pression d'air comprimé dans les cylindres de frein, la décélération de 1 1essieu sur lequel on effectue les mesures, la vitesse de référence du véhicule et la vitesse de l'essieu.

La différence d'aspect des courbes de vitesse de référence (courbes c) tient au fait que, dans l'expérience de la figure 11, on a utilisé un dispositif de détermination de la vitesse de référence conforme à celui décrit dans le brevet français 81 17 056, alors que, dans le cas de la figure 10, il s'agit d'un dispositif d'un type antérieur.

Ces diagrammes mettent en évidence les avantages de l'invention:
a) avec le dispositif connu, la pression d'air comprimé subit constamment des variations importantes, alors qu'elle est beaucoup plus régulière avec l'action progressive prévue par l'invention (courbes a);
b) avec le dispositif connu, la décélération présente des variations importantes formant de longues oscillations, alors que, suivant le procédé de l'invention, la décélération ne présente que de petites oscillations très brèves en dents de scie et reste en moyenne constante, ce qui est une condition essentielle d'un freinage optimal (tourbes b);;
c) suivant le procédé classique, la vitesse de l'essieu '(courbes d) présente des oscillations impor- tantes en tendant, dès qu'on relâche le freinage, à rattraper la vitesse de référence (rappelée suivant une ligne tiretée), alors que, suivant le procédé de l'invention, la vitesse de l'essieu décrit régulièrement, en restant toujours assez nettement inférieure à la vitesse de référence, la différence correspondant au glissement entretenu.

D'autre part, on constate que, dans les mêmes conditions, le freinage dure environ 42 secondes avec 'le procédé classique et 30 secondes avec le procédé de l'invention.

En ce qui concerne la distance de freinage, on a pu effectuer les mesures suivantes, pour une vitesse initiale de 120 km/h:
a) sur rail sec:
procédé connu: 481 m
procédé de l'invention: 468 m
b) sur rail arrosé:
. procédé connu: 606 m
. procédé de l'invention: 525 m
On constate que, outre l'amélioration obtenue en valeur absolue, l'allongement de la distance de freinage en cas de rail mouillé est de 12% dans le cas de l'invention et de 26% dans le cas du procédé connu.

Ce procédé selon l'invention permet donc d'atténuer fortement les variations de distance dues aux variations des conditions atmosphériques, ce qui est un facteur essentiel de sécurité.

Le dispositif décrit ne prévoit pas de modifier le glissement relatif optimal en fonction de conditions atmosphériques variables, de manière à se retrouver toujours au maximum de la courbe correspondante de la figure 1. On remarque toutefois que le coefficient d'adhérence varie peu au voisinage de son maximum.

Donc, en passant d'une courbe à l'autre pour un même glissement GR, on reste toujours près du coefficient maximal. On pourrait d'ailleurs prévoir un dispositif d'adaptation manuelle simple.

La régularisation du freinage ressort encore de la considération de l'écart-type des distances de freinage sur un grand nombre d'expériences. Sur rail mouillé, cet écart-type est de 17 m avec l'invention, et de 76 m avec le procédé connu.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit, mais couvre toute variante mineure.

En particulier, les dispositifs technologiques décrits pourraient être différents et inclure, par exemple, une électro-vanne à action progressive, évitant l'emploi du second générateur d'impulsion à rapport cyclique variable.

Plus généralement, le procédé selon l'invention peut s'appliquer également au cas du freinage électrique.

Le signal de commande est alors appliqué à un hacheur du courant alimentant les moteurs. Enfin, au lieu d'être effectué bogie par bogie, le freinage pourrait être effectué essieu par essieu.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de freinage pour véhicule ferroviaire en vue d'éviter l'enrayage des roues, comprenant la mesure de la vitesse de chaque essieu, la détermination d'une vitesse de référence (Vr) du véhicule, le calcul d'un signal de glissement absolu (GA) égal à la différence (AV) de chaque vitesse (V1) d'essieu avec la vitesse de référence (Vr), la combinaison de cette différence (AV) avec un seuil donné (S) fonction croissante de la vitesse de référence (Vr), et la commande sélective d'organes de freinage (46) en fonction du résultat de cette comparaison, caractérisé en ce qu'on élabore un signal de seuil (S) de manière à entretenir un glissement relatif (GR) de la roue sur le rail ayant une valeur prédéterminée.

2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue les opérations suivantes:

a) on calcule la différence entre le signal de glissement absolu (GA) et le signal de seuil (S);

b) on multiplie cette différence par un coefficient qui est une fonction décroissante de la vitesse de référence (Vr), pour obtenir un signal de commande (Uc) des organes de freinage agissant progressivement sur ces organes.

3. Procédé conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que, avant l'opération a), on ajoute à la différence (AV) un terme (rail) proportionnel à la décélération de l'essieu pour obtenir le signal de glissement absolu (GA).

4. Procédé conforme à l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que, avant l'opération a), on ajouteà la différence (AV) un terme (-b F propor- tionnel à la dérivée de la décélération de l'essieu par rapport au temps pour obtenir le glissement absolu (CA).

5. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à4, caractérisé en ce que, quand le signal de glissement absolu (GA) dépasse une valeur prédéterminée, on donne au signal (Uc) de commande des organes de freinage une valeur extrême correspondant au rel che- ment complet du freinage.

6. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le signal de seuil (S) fonction croissante de la vitesse de référence (Vr) comprend un terme fixe (s).

7. Dispositif de freinage pour véhicule ferroviaire, comprenant un détecteur de vitesse (1,2) sur chaque essieu, un étage de calcul (3) d'une vitesse de référence (Vr) du véhicule, un premier soustracteur (4,5) relatif à chaque essieu pour calculer un signal de glissement absolu (GA) égal à la différence entre la vitesse (V1, V2) de cet essieu et la vitesse de référence (Vr), et un étage de combinaison (17,18) de ce signal de glissement absolu (GA) avec un signal de seuil (S) relié à un étage de commande (43) d'organes de freinage (46), caractérisé en ce que cet étage de combinaison (17,18) comprend un soustracteur (19,21) agencé pour délivrer un signal proportionnel à la différence entre le signal de glissement absolu (GA) et le signal de seuil (S).

8. Dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend un étage (24) de hachage et d'intégration dont une entrée de signal (23) est reliée à l'étage de combinaison (17,18), dont une entrée de commande (25) est reliée à l'étage (3) de calcul de la vitesse de référence (vu) et dont la sortie (42) est reliée à l'étage de commande (43) des organes de freinage (46).

9. Dispositif conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que l'étage de hachage et d'intégration (24) comprend un premier générateur (40) de signaux carrés à rapport cyclique variable dont l'entrée (25) est reliée à l'étage (3) de calcul de la vitesse de référence (Vr) et dont la sortie (X) est reliée à l'entrée de commande d'un interrupteur (36) placé sur une ligne joignant l'étage de combinaison (17,18) à l'entrée d'un intégrateur (38) dont la sortie (42) est reliée à l'étage de commande (43) des organes de réglage (46), ce générateur (40) étant agencé pour délivrer des signaux de rapport cyclique (Cy) décroissant quand la vitesse de référence (Vr) augmente.

10. Dispositif conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que l'étage de commande (43) des organes de freinage (46) comprend un second générateur de signaux carrés à rapport cyclique variable.

11. Dispositif conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que les organes de freinage comprennent au moins une électro-vanne (46) d'alimentation et de vidange de cylindres de freins.

12. Dispositif conforme à l'une des reveh8ica- tions 7 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend pour chaque essieu un premier dérivateur (6,7) ayant son entrée reliée au détecteur de vitesse (1,2) de l'essieu et sa sortie reliée à une entrée d'un premier sommateur (8,9) dont une autre entrée est reliée au premier soustracteur (4,5) précité et dont la sortie est reliée à l'étage de combinaison (17,18).

13. Dispositif conforme à la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chaque essieu, un second dérivateur (11,12) monté en série avec le premier, et dont la sortie est reliée à une entrée d'un second sommateur (13,14) dont une autre entrée est reliée à la sortie du premier sommateur (8,9), et dont la sortie est reliée à l'étage de combinaison (17,18).

14. Dispositif conforme à l'une des revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que l'entrée du second sommateur (13,14) précité comporte une résistance (R2) montée en parallèle avec une diode Zener (16) sur la ligne de liaison avec le premier sommateur (8,9).