FR2831114A1

FR2831114A1 - Current pickup for power cable of railway train includes electromagnet generating force of attraction to maintain runner in contact with catenary cable

Info

Publication number: FR2831114A1
Application number: FR0113468A
Authority: FR
Inventors: Michel Gouget
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-10-18
Filing date: 2001-10-18
Publication date: 2003-04-25
Also published as: WO2003033291A1

Abstract

The railway line catenary cable (1) and the associated runner (2) are made of ferromagnetic material. The runner is in the shape of a U and includes an electromagnets (3) situated at the middle of the U-shape. The electromagnet is supplied with current in order to produce a magnetic field creating a force of attraction between the runner and the cable at the points of contact (B and C). The catenary cable is made of a ferromagnetic material such as magnetic steel. The runner which runs over the cable is also made of ferromagnetic material, such as soft iron. The runner is in the shape of a U, mounted horizontally, so that the limbs of the U-shape brush against the catenary cable at two contact points (B and C). It also includes a system of electromagnets situated at the middle of the U-shape. The U-shape is supported on a pantograph. The return current path is provided by the wheels and ground rails. The electromagnet is supplied with current in order to produce a magnetic field in the direction A-D, creating a force of attraction between the runner and the cable at the points of contact.

Description

La transmission d'électricité, aussi bien transfert de signaux que transfert de puissance depuis une station vers un objet mobile par rapport à la station (train, pont roulant, véhicule...) et réciproquement s'effectue souvent via un ou plusieurs systèmes comportant un ou plusieurs conducteurs de l'électricité, substantiellement rigides ou relativement peu déformables lorsqu'ils sont en conditions normales d'utilisation, appelé système de conducteurs par la suite, unidimensionnels (glissière, rail, caténaire, etc. ) ou multidimensionnels (tôles, grillages, etc. ) contre lesquels viennent interagir un ou plusieurs systèmes de captage d'électricité (archet, galet avec ou sans gorge, frotteur, patin, doigt...) pouvant se déplacer par rapport au système de conducteurs. L'interaction permettant la transmission d'électricité consiste en un contact (frottement et/ou roulement), ou une proximité telle que l'électricité se transmet par arcs électriques, influence ou autre. Un tel système de captage est généralement fixé sur un équipage (sabot, pantographe, perche, pivot...) lié rigidement ou non au mobile. The transmission of electricity, both signal transfer and power transfer from a station to an object moving relative to the station (train, overhead crane, vehicle ...) and vice versa often takes place via one or more systems comprising one or more conductors of electricity, substantially rigid or relatively little deformable when in normal conditions of use, called system of conductors thereafter, unidimensional (slide, rail, catenary, etc.) or multidimensional (sheets, grids, etc.) against which one or more systems for capturing electricity interact (bow, roller with or without groove, wiper, shoe, finger ...) which can move relative to the conductor system. The interaction allowing the transmission of electricity consists of a contact (friction and / or rolling), or a proximity such as electricity is transmitted by electric arcs, influence or other. Such a collection system is generally fixed on a crew (shoe, pantograph, pole, pivot ...) rigidly connected or not to the mobile.

Il est nécessaire que la pression exercée par le système de captage contre le système de conducteurs soit importante pour que l'électricité soit transmise dans de bonnes conditions. C'est le cas quand les pertes d'énergie dues à la résistance ou à l'impédance électrique entre le système de captage et le système de conducteurs (appelée dans la suite résistance de transmission ) sont faibles par rapport à la puissance transmise, qu'il y a un minimum d'arcs électriques qui provoquent piqûres, usure, dissipation d'énergie et destruction des surfaces en interaction même à faible vitesse, et que leurs caractéristiques varient le moins possible pendant la durée de vie du dispositif et au cours du déplacement du système de captage par rapport au système de conducteurs. It is necessary that the pressure exerted by the collection system against the conductor system is high for the electricity to be transmitted in good conditions. This is the case when the energy losses due to the resistance or to the electrical impedance between the pick-up system and the conductor system (hereinafter called transmission resistance) are low compared to the transmitted power, which '' there is a minimum of electric arcs which cause pitting, wear, dissipation of energy and destruction of the interacting surfaces even at low speed, and that their characteristics vary as little as possible during the lifetime of the device and during the displacement of the collection system relative to the conductor system.

Classiquement, ce contact ou cette proximité est assuré en appliquant au système de captage un système de forces mécaniques issues par exemple de ressorts, vérins, servomécanismes, déflecteurs, pesanteur, déformation élastique ou autre qui le pousse et le plaque contre le système de conducteurs. Ce système de forces mécaniques de poussée a en général pour effet parasite de déformer le système de conducteurs, en particulier car celui-ci possède une certaine liberté et une certaine élasticité. Conventionally, this contact or proximity is ensured by applying to the collection system a system of mechanical forces originating, for example, from springs, jacks, servomechanisms, deflectors, gravity, elastic deformation or the like which pushes it and the plate against the system of conductors. This system of mechanical thrust forces generally has the parasitic effect of deforming the conductor system, in particular since the latter has a certain freedom and a certain elasticity.

Plus la vitesse du mobile est élevée, plus il devient difficile d'assurer en permanence ledit contact ou ladite proximité correcte et constante, car en particulier les phénomènes dynamiques concernant ladite déformation, résultant notamment de The higher the speed of the mobile, the more difficult it becomes to permanently ensure said contact or said correct and constant proximity, because in particular the dynamic phenomena concerning said deformation, resulting in particular from

phénomènes de résonance, variation d'écartement, etc. deviennent prépondérants ; ces difficultés résultent directement du fait que le système de captage exerce une poussée contre le système de conducteurs. resonance phenomena, variation in spacing, etc. become preponderant; these difficulties result directly from the fact that the pickup system pushes against the conductor system.

C'est un facteur limitatif majeur de la vitesse des trains rapides, dans lesquels au moins un système de captage (par exemple un archet) solidaire d'un équipage mobile (par exemple pantographe) est poussé vers un système de conducteurs (par exemple caténaire). Un tel ensemble dans lequel le système de conducteurs comporte une partie linéique tendue sur laquelle interagit directement ou indirectement le système de captage est appelé par la suite système caténaire/capteur et dérivés . A cause de cette poussée sur le système de conducteurs, le système de captage génère dans le système de conducteurs une onde perturbante (perturbation d'étrave), qui se propage dans toutes les directions dans le système de conducteurs à une certaine vitesse appelée vitesse critique (de l'ordre de quelques centaines de km/h) dépendant des caractéristiques (en particulier élasticité, géométrie, nature et écartement des ancrages, tension...) de celui-ci. This is a major limiting factor in the speed of fast trains, in which at least one capture system (for example a bow) secured to a mobile assembly (for example pantograph) is pushed towards a system of conductors (for example catenary) ). Such an assembly in which the conductor system comprises a taut linear portion on which the pickup system interacts directly or indirectly is hereinafter called the catenary system / sensor and derivatives. Because of this thrust on the conductor system, the pickup system generates in the conductor system a disturbing wave (bow disturbance), which propagates in all directions in the conductor system at a certain speed called critical speed (of the order of a few hundred km / h) depending on the characteristics (in particular elasticity, geometry, nature and spacing of the anchorages, tension, etc.) thereof.

Si la vitesse du mobile devient du même ordre de grandeur que ladite vitesse critique, il se produit des phénomènes similaires au passage du mur du son pour un avion, ou au passage de la vague d'étrave pour un bateau, avec en particulier des décollements du système de captage, qui empêchent une transmission correcte de l'électricité. If the speed of the moving body becomes of the same order of magnitude as the said critical speed, phenomena similar to the passing of the sound barrier for an airplane, or to the passing of the bow wave for a boat, occur, in particular with detachments of the collection system, which prevent correct transmission of electricity.

Pour éviter ces phénomènes et assurer une vitesse critique supérieure à la vitesse du train, on tend la caténaire, mais cette tension (plusieurs milliers de daN) est limitée par la résistance mécanique de celle ci et les coûts de réalisation et d'exploitation élevés du système de conducteurs et de son système de tension. To avoid these phenomena and ensure a critical speed greater than the speed of the train, the catenary is stretched, but this tension (several thousand daN) is limited by its mechanical resistance and the high production and operating costs of the conductor system and its tension system.

Par ailleurs, la nécessité en particulier d'éviter des déformations trop importantes du système de conducteurs lors du passage du système de captage, impose une force de poussée (et donc une pression de contact) relativement faible, ce qui favorise les décollements générateurs d'arcs électriques et augmente la résistance de transmission, dégradant ainsi la qualité du système de transmission d'électricité. Furthermore, the need in particular to avoid excessively large deformations of the conductor system during the passage of the collection system, imposes a relatively low thrust force (and therefore contact pressure), which promotes detachments generating arcs and increases the transmission resistance, thus degrading the quality of the electricity transmission system.

Enfin, comme ladite perturbation d'étrave ne s'amortit que lentement, il est nécessaire d'avoir une distance minimale entre deux systèmes de captage souvent supérieure à la longueur du mobile. Cela oblige donc à faire transiter toute la puissance nécessaire par un système de captage unique, avec des inconvénients importants en Finally, since the said bow disturbance is only slowly absorbed, it is necessary to have a minimum distance between two capture systems which is often greater than the length of the mobile. This therefore means that all the necessary power must pass through a single collection system, with significant disadvantages in

terme de fiabilité, coût, usure, densité très élevée de courant qui limite les puissances transmises et peut rendre nécessaire une coûteuse caténaire multiple, et impose de plus la présence d'un câble de transport d'énergie à très haute tension entre les motrices situées aux extrémités. Un tel câble est d'ailleurs parfois interdit dans certains pays à cause de réglementations strictes liées à la sécurité. On retrouve aussi un système similaire dans le cas des tramways, des trolleybus, des métros et plus généralement de beaucoup de types de véhicules à propulsion électrique. term of reliability, cost, wear, very high current density which limits the powers transmitted and can make an expensive multiple catenary necessary, and furthermore imposes the presence of a very high voltage energy transport cable between the motor units located at the extremities. Such a cable is also sometimes banned in certain countries due to strict safety regulations. We also find a similar system in the case of trams, trolleybuses, metros and more generally many types of electrically propelled vehicles.

L'objet de l'invention est de remplacer partiellement ou totalement ledit système de forces de poussée exercé par le système de captage contre le système de conducteurs par un ensemble de forces d'attraction d'origine magnétique entre lesdits systèmes, ou portion (s) de ceux-ci. On obtient donc une pression correcte par une attirance modulable entre lesdits systèmes mais sans, ou avec moins d'effets parasites (en particulier déformations du système de conducteurs). Ces forces d'attraction magnétique sont générées par des champs magnétiques judicieusement créés et guidés. The object of the invention is to partially or totally replace said system of thrust forces exerted by the pick-up system against the system of conductors by a set of attractive forces of magnetic origin between said systems, or portion (s) ) of these. A correct pressure is therefore obtained by a modular attraction between said systems but without, or with less parasitic effects (in particular deformations of the conductor system). These magnetic attraction forces are generated by judiciously created and guided magnetic fields.

Cette invention s'applique quel que soit le type d'interaction utilisée pour transmettre l'électricité, que ce soit par contact (à titre non limitatif : frottement, roulement), et/ou par la proximité desdits systèmes (à titre non limitatif : arc électrique, ionisation), le système de captage pouvant coopérer avec tout type de mobile se déplaçant par rapport au système de conducteurs, qui lui-même peut être fixe ou mobile. This invention applies regardless of the type of interaction used to transmit electricity, whether by contact (without limitation: friction, rolling), and / or by the proximity of said systems (without limitation: electric arc, ionization), the collection system being able to cooperate with any type of mobile moving with respect to the conductor system, which itself can be fixed or mobile.

Elle concerne le transfert de puissance électrique aussi bien vers le mobile (par exemple : propulsion) que depuis celui-ci (par exemple : freinage électromagnétique à récupération), ainsi que la transmission de signaux électriques dans les 2 sens. It concerns the transfer of electric power both to the mobile (for example: propulsion) and from it (for example: electromagnetic regenerative braking), as well as the transmission of electrical signals in both directions.

En particulier, l'invention s'applique aux systèmes caténaire/capteur et dérivés présentés ci-dessus. Dans ce cas, elle permet de réduire, supprimer ou même inverser ladite force d'appui contre la caténaire qui perturbe celle-ci. On minimise ou supprime ainsi la cause des perturbations (ondulation de la caténaire), ce qui permet en particulier de travailler depuis l'arrêt jusqu'à la vitesse critique et au dessus. La pression de contact n'est plus limitée par les déplacements maximums admissibles (d'un pantographe ou d'une caténaire par exemple) et peut donc être aussi élevée que souhaité, ce qui permet donc une bien meilleure qualité du système de transmission d'électricité. L'ensemble In particular, the invention applies to the catenary / sensor and derivative systems presented above. In this case, it makes it possible to reduce, eliminate or even reverse said force for pressing against the catenary which disturbs the latter. This minimizes or eliminates the cause of disturbances (undulation of the catenary), which allows in particular to work from the stop to the critical speed and above. The contact pressure is no longer limited by the maximum admissible displacements (of a pantograph or a catenary for example) and can therefore be as high as desired, which therefore allows a much better quality of the transmission system. electricity. All

des problèmes évoqués plus haut est donc diminué ou supprimé. La vitesse d'un mobile n'est plus limitée par un problème de contact. of the problems mentioned above is therefore reduced or eliminated. The speed of a mobile is no longer limited by a contact problem.

L'invention concerne aussi le système de conducteurs et/ou le système de captage proprement dits quand ils permettent de et/ou sont conçus en particulier pour réaliser un dispositif générant un système de forces d'attraction magnétique entre système de conducteurs et système de captage, grâce, de manière non limitative, à leurs natures, leurs géométries, leur comportements, leur mode d'utilisation et/ou leur fabrication, et ce en particulier dans le cadre de systèmes caténaire/capteur et dérivés. The invention also relates to the conductor system and / or the capture system proper when they allow and / or are designed in particular to produce a device generating a system of magnetic attraction forces between the conductor system and the capture system. , thanks, in a nonlimiting manner, to their natures, their geometries, their behaviors, their mode of use and / or their manufacture, and this in particular in the context of catenary / sensor and derivative systems.

Les éléments du système de conducteurs peuvent être d'une grande diversité de formes et sections (à titre non limitatif : fil, ruban, barre, plat, T ou U inversé, 8 aplati, oméga, torsadé, toronné, grillage, tôle, etc. ), permettant en particulier de maintenir en position ledit système tout en évitant de faire obstacle à l'interaction avec le système de captage. La ou les parties du système de conducteurs en interaction avec le système de captage présentent préférentiellement une forme aplatie afin de maximiser la surface d'interaction électrique, tout en optimisant le guidage des lignes de champ magnétique. The elements of the conductor system can be of a wide variety of shapes and sections (without limitation: wire, ribbon, bar, flat, inverted T or U, 8 flattened, omega, twisted, stranded, wire mesh, sheet metal, etc. .), allowing in particular to maintain in position said system while avoiding obstructing the interaction with the capture system. The part or parts of the conductor system interacting with the pickup system preferably have a flattened shape in order to maximize the surface of electrical interaction, while optimizing the guidance of the magnetic field lines.

Le système de conducteurs peut être d'une grande diversité de natures : conducteurs homogènes ou non, réalisés d'une pièce ou par assemblages intimes ou non (à titre non limitatif : soudure, collage, rivetage, boulonnage, extrusion, sertissage, tissage, tressage, torons mixtes, placage, dépôt...) d'un ou plusieurs matériaux ferromagnétiques ou ferrimagnétiques, et de zéro ou plusieurs matériaux possédant une ou plusieurs autres caractéristiques remarquables, telles que à titre non limitatif : bonne conductibilité électrique, bonnes caractéristiques mécaniques, bonnes qualités de glissement, bonne résistance à l'usure, bonne résistance aux effets néfastes des arcs électriques, bonne résistance aux intempéries et variations de température, dilatation adaptée, coût faible... The conductor system can be of a great variety of natures: homogeneous conductors or not, made in one piece or by intimate assemblies or not (without limitation: welding, bonding, riveting, bolting, extrusion, crimping, weaving, braiding, mixed strands, plating, deposit, etc.) of one or more ferromagnetic or ferrimagnetic materials, and zero or more materials having one or more other remarkable characteristics, such as without limitation: good electrical conductivity, good mechanical characteristics , good sliding qualities, good wear resistance, good resistance to the harmful effects of electric arcs, good weather resistance and temperature variations, suitable expansion, low cost ...

Ses caractéristiques (par exemple : nature, forme, section) peuvent varier localement, par exemple en fonction de la proximité de points d'ancrage, afin en particulier de compenser les irrégularités créées par ceux-ci. Its characteristics (for example: nature, shape, section) may vary locally, for example depending on the proximity of anchor points, in particular in order to compensate for the irregularities created by them.

Le système de captage peut avoir une structure homogène ou hétérogène, rigide, élastique ou déformable, comprendre des mécanismes (cas des galets rotatifs par exemple), comprendre des parties conductrices et des parties non conductrices de l'électricité, et, suivant les modes de réalisation de l'invention, être aussi réalisé The collection system can have a homogeneous or heterogeneous structure, rigid, elastic or deformable, include mechanisms (in the case of rotating rollers for example), include conductive parts and non-conductive parts of electricity, and, depending on the modes of realization of the invention, also be realized

totalement ou partiellement dans un matériau ferromagnétique ou ferrimagnétique, sans que cela soit obligatoire. totally or partially in ferromagnetic or ferrimagnetic material, without this being compulsory.

Le ou les champs magnétiques peuvent être crées par exemple par un système d'aimants permanents, un système de conducteurs parcourus par l'électricité (électroaimants) ou toute combinaison. Les champs magnétiques peuvent être continus ou discontinus, constants ou variables (à titre non limitatif : pulsés, alternatifs, ou toute combinaison) ; dans le cas de champs variables, la fréquence de variation est choisie judicieusement afin d'éviter en particulier tout phénomène de résonance néfaste, tout en maintenant une bonne attraction entre lesdits systèmes. The magnetic field or fields can be created for example by a system of permanent magnets, a system of conductors traversed by electricity (electromagnets) or any combination. The magnetic fields can be continuous or discontinuous, constant or variable (without limitation: pulsed, alternating, or any combination); in the case of variable fields, the frequency of variation is chosen judiciously in order to avoid in particular any harmful resonance phenomenon, while maintaining a good attraction between said systems.

Il est possible d'ajuster ou de faire varier dynamiquement (en particulier par asservissement) les forces d'attraction magnétique pour optimiser le système de transmission en fonction de tous critères, en particulier d'une ou plusieurs grandeurs physiques mesurées ou estimées, telles que, de manière non limitative : la géométrie et caractéristiques (en particulier de nature, électriques, mécaniques, d'état de surface, de glissement, de résistance de contact, de position d'un équipage mobile) des systèmes de conducteurs et de captage, un possible écartement entre eux, la position relative du système de conducteurs par rapport au mobile, la valeur de la pression de contact, les caractéristiques (en particulier nature, intensité, tension) de l'électricité à transmettre, la vitesse du mobile, l'usure (en particulier la variation de caractéristiques mécaniques, géométriques, chimiques ou électriques au cours du temps), les conditions climatiques (en particulier température, hygrométrie, précipitations...), la résistance à l'avancement, les arcs électriques, etc. Ceci peut être réalisé en variant l'intensité du ou des systèmes de champs magnétiques crées grâce par exemple dans le cas d'électro-aimants à l'activation d'un nombre variable de spires, ou encore une variation (ou inversion) analogique ou par modulation de largeur d'impulsion du courant dans ceux-ci. Il est aussi possible de faire varier cette force en court-circuitant au moins certaines des lignes de champ magnétique pour les empêcher de se refermer à travers l'autre système, ou en changeant des géométries tant au sein du système de captage que du système de conducteurs (à titre non limitatif : modification de la reluctance ou d'un entrefer, court- circuit magnétique, déplacement d'éléments de production de champs magnétiques), rendant ainsi lesdits systèmes plus ou moins adhérents. It is possible to dynamically adjust or vary (in particular by slaving) the magnetic attraction forces to optimize the transmission system according to all criteria, in particular one or more physical quantities measured or estimated, such as , in a nonlimiting manner: the geometry and characteristics (in particular of a nature, electrical, mechanical, surface condition, slip, contact resistance, position of a moving assembly) of the conductor and pickup systems, possible spacing between them, the relative position of the conductor system with respect to the mobile, the value of the contact pressure, the characteristics (in particular nature, intensity, voltage) of the electricity to be transmitted, the speed of the mobile, l 'wear (in particular the variation of mechanical, geometric, chemical or electrical characteristics over time), climatic conditions (in particular temperature, humidity, precipitation, etc.), resistance to advancement, electric arcs, etc. This can be achieved by varying the intensity of the magnetic field (s) created thanks for example in the case of electromagnets to the activation of a variable number of turns, or an analog variation (or inversion) or by pulse width modulation of the current therein. It is also possible to vary this force by shorting at least some of the magnetic field lines to prevent them from closing through the other system, or by changing geometries both within the pickup system and the pickup system. conductors (without limitation: modification of the reluctance or an air gap, magnetic short circuit, displacement of elements producing magnetic fields), thus making said systems more or less adherent.

Il est en particulier possible de réaliser cette variation de l'intensité du contact entre lesdits systèmes sans aucune pièce en mouvement, ce qui permet des It is in particular possible to make this variation in the intensity of contact between said systems without any moving part, which allows

asservissements beaucoup plus rapides, moins chers et plus fiables que les systèmes existants (par exemple : mécaniques, électromécaniques, pneumatiques ou hydrauliques...) qui de plus ne se contentent que de moduler une force de poussée, avec tous les inconvénients décrits ci-dessus. Disposer d'un moyen de modulation de la force d'attraction magnétique avec un temps de réponse très court (absence de pièces en mouvement) permet aussi des asservissements impossibles à réaliser autrement, tels que l'asservissement en temps réel de la force d'attraction à la valeur instantanée de la résistance de transmission afin de supprimer tout décollement. Cette résistance peut être soit mesurée en particulier à l'emplacement du frotteur ou à proximité, soit estimée, de manière directe ou indirecte. servos much faster, cheaper and more reliable than existing systems (for example: mechanical, electromechanical, pneumatic or hydraulic ...) which moreover only modulate a thrust force, with all the drawbacks described below. above. Having a means of modulating the magnetic attraction force with a very short response time (absence of moving parts) also allows servoings impossible to achieve otherwise, such as real-time servo servo control. attraction to the instantaneous value of the transmission resistance in order to remove any delamination. This resistance can either be measured in particular at the location of the wiper or near it, or be estimated, directly or indirectly.

Il est souhaitable que le système de génération du système de forces d'attraction magnétique soit conçu de manière à maintenir ces forces substantiellement constantes lors d'une possible variation des positions relatives du système de capteurs et du système de conducteurs (par exemple, dans le cas du système caténaire/capteur : caténaire évoluant à droite ou à gauche de l'archet). Ceci est par exemple réalisable en utilisant plusieurs générateurs de champ magnétique, une modulation de l'intensité du champ magnétique crée par chaque générateur, et/ou par un choix judicieux de la géométrie du système de capteurs et du profil des sections du circuit magnétique. Le nombre de systèmes de création de champs magnétiques, leur caractéristiques, la section (constante ou variable) et nature du circuit magnétique (par exemple : archet) sont déterminés de manière en particulier à minimiser la masse du système de captage, tout en assurant un système de forces d'attraction magnétique permettant une bonne transmission d'électricité. It is desirable that the system of generation of the system of magnetic attraction forces is designed so as to maintain these forces substantially constant when a possible variation of the relative positions of the sensor system and the conductor system (for example, in the case of the catenary / sensor system: catenary evolving to the right or to the left of the bow). This is for example achievable by using several magnetic field generators, a modulation of the intensity of the magnetic field created by each generator, and / or by a judicious choice of the geometry of the sensor system and of the profile of the sections of the magnetic circuit. The number of magnetic field creation systems, their characteristics, the section (constant or variable) and nature of the magnetic circuit (for example: bow) are determined in particular in order to minimize the mass of the collection system, while ensuring a magnetic attraction force system allowing good transmission of electricity.

Dans le cas de présence simultanée d'aimants et d'électroaimants, il est possible d'adapter le courant dans le système d'électroaimants de telle sorte que, en service normal, le champ magnétique d'un ou plusieurs électroaimants s'ajoute à celui de un ou plusieurs aimants permanents, mais que lors de la mise en place ou de la suppression de l'interaction, ce champ s'oppose à celui d'un ou plusieurs aimants, réduisant ou supprimant ainsi les forces d'attraction magnétique, et donc les contraintes mécaniques liées au phénomènes de collage magnétique ; ceci est en particulier utile si l'on souhaite séparer le système de captage du système de conducteurs (descente d'un pantographe à l'arrêt par exemple). L'inversion du champ magnétique d'un ou plusieurs électroaimants permet aussi de supprimer une éventuelle aimantation rémanente In the case of the simultaneous presence of magnets and electromagnets, it is possible to adapt the current in the electromagnet system so that, in normal service, the magnetic field of one or more electromagnets is added to that of one or more permanent magnets, but that when the interaction is set up or removed, this field is opposed to that of one or more magnets, thereby reducing or eliminating the magnetic attraction forces, and therefore the mechanical stresses linked to the phenomena of magnetic bonding; this is particularly useful if you wish to separate the collection system from the conductor system (lowering a pantograph when stationary, for example). Reversing the magnetic field of one or more electromagnets also eliminates any residual magnetization

pouvant exister dans le système de captage et/ou le système de conducteurs. Lesdits aimants permanents peuvent aussi n'être magnétisés que pendant la position de travail normale du système de captage, et totalement ou partiellement démagnétisés en position de repos, grâce à l'application d'un système de bref champs magnétiques intenses judicieusement créé (électroaimants par exemple). which may exist in the collection system and / or the conductor system. Said permanent magnets can also be magnetized only during the normal working position of the pickup system, and totally or partially demagnetized in the rest position, thanks to the application of a system of brief intense magnetic fields judiciously created (electromagnets by example).

Lors de la mise en oeuvre de l'invention, il peut être judicieux de localiser la plus grande partie de l'usure sur le système de captage (par exemple par le choix adapté des natures et duretés relatives des différents composants), et plus particulièrement sur des pièces d'usure remplaçables, ceci est réalisable par exemple en choisissant pour le système de captage un matériau plus tendre que pour le système de conducteurs. De même, si des phénomènes électrolytiques peuvent se produire (en particulier à cause de la nature des matériaux, de leur potentiel électrochimique et des caractéristiques de l'électricité transmise) on s'efforcera de protéger le système de conducteurs et de reporter les effets néfastes (tels que à titre non limitatif : corrosion, creusement...) sur le système de captage, et en particulier sur lesdites pièces d'usure. During the implementation of the invention, it may be wise to locate most of the wear on the collection system (for example by the appropriate choice of the natures and relative hardnesses of the various components), and more particularly on replaceable wear parts, this can be done for example by choosing a softer material for the collection system than for the conductor system. Likewise, if electrolytic phenomena can occur (in particular because of the nature of the materials, their electrochemical potential and the characteristics of the transmitted electricity) one will endeavor to protect the system of conductors and to postpone the harmful effects. (such as without limitation: corrosion, digging, etc.) on the collection system, and in particular on said wearing parts.

Dans certains modes de réalisation de l'invention, il est possible d'avoir un entrefer magnétique (augmentation de la reluctance) au sein et/ou en périphérie du système de captage et/ou du système de conducteurs. Cet entrefer peut provenir du recouvrement partiel ou total du système de captage et/ou du système de conducteurs par un matériau ayant des caractéristiques magnétiques quelconques, mais possédant d'autres caractéristiques avantageuses ; cet entrefer peut aussi avoir pour objectif principal ou annexe de réduire les phénomènes de collage magnétique lors de la mise en place ou de la suppression du contact, de modifier les caractéristiques des champs magnétiques, et/ou permettre d'isoler électriquement entre elles des portions du contact, permettant ainsi la mesure dynamique de la résistance de transmission. In certain embodiments of the invention, it is possible to have a magnetic air gap (increase in reluctance) within and / or at the periphery of the collection system and / or of the conductor system. This air gap can result from partial or total covering of the collection system and / or of the conductor system with a material having any magnetic characteristics, but having other advantageous characteristics; this air gap can also have the main or secondary objective of reducing the phenomena of magnetic bonding during the establishment or removal of the contact, of modifying the characteristics of the magnetic fields, and / or making it possible to electrically isolate portions of the contact, allowing dynamic measurement of the transmission resistance.

Il est possible de continuer à utiliser un système de forces de poussée traditionnelles, ou même de forces de traction, fixes ou variables, de valeurs plus ou moins élevées en même temps que le système de forces d'attraction magnétique, afin de par exemple positionner l'ensemble en situation de manière fixe ou dynamique, minimiser la perturbation d'étrave, assurer un meilleur amortissement d'éventuelles perturbations, compenser totalement ou partiellement le poids de l'équipage mobile et du système de captage, renforcer ou diminuer la pression de contact fournie par la force d'attraction magnétique, permettre un fonctionnement en mode dégradé en cas de It is possible to continue using a system of traditional pushing forces, or even of traction forces, fixed or variable, of higher or lower values at the same time as the system of magnetic attraction forces, in order for example to position the whole in a fixed or dynamic situation, minimizing bow disturbance, ensuring better damping of possible disturbances, completely or partially compensating for the weight of the moving equipment and the collection system, reinforcing or reducing the pressure of contact provided by the magnetic attraction force, allow operation in degraded mode in the event of

défaillance du système de production ou de contrôle de l'attraction magnétique. Un système de forces de poussée peut aussi être appliqué au système de captage en cas de décollement important de celui-ci pour le ramener de nouveau contre le système de conducteurs. failure of the magnetic attraction production or control system. A thrust force system can also be applied to the pick-up system in the event of significant detachment of the latter to bring it back against the conductor system.

Un moyen possible de réalisation de l'invention est de réaliser au moins partiellement le système de conducteurs dans un ou des matériaux possédant des propriétés ferromagnétiques et/ou ferrimagnétiques (avec ou non une aimantation rémanente), et d'utiliser un système de captage comprenant une ou plusieurs parties produisant un système de champs magnétiques qui, en se refermant au moins partiellement à travers lesdits matériaux, génère ou modifie (dans le cas ou le système de conducteurs possède une aimantation rémanente) un système de forces d'attraction entre le système de conducteurs et le système de captage. One possible means of carrying out the invention is to at least partially produce the system of conductors in one or more materials having ferromagnetic and / or ferrimagnetic properties (with or without remanent magnetization), and to use a collection system comprising one or more parts producing a magnetic field system which, by closing at least partially through said materials, generates or modifies (in the case where the conductor system has remanent magnetization) a system of forces of attraction between the system conductors and the collection system.

La figure 1 représente de manière schématique et non restrictive une réalisation de ce moyen en vue de dessous. La caténaire (1) d'une voie ferrée est réalisée en matériau ferromagnétique (par exemple : acier magnétique). L'archet (2) est réalisé en matériau ferromagnétique (par exemple : fer doux) en forme de U sensiblement horizontal, et frotte contre la caténaire aux points B et C. Il comprend un système d'électroaimants formé de bobinages (3) situés au milieu du U. L'archet est relié au mobile par un pantographe non représenté, qui permet de transmettre l'électricité captée et assure le positionnement correct de l'archet par rapport à la caténaire (grâce à un système de palonniers par exemple). Le retour du courant s'effectue par les roues et les rails. L'archet (2) est mis en contact avec la caténaire (1) aux emplacements B et C par une légère force extérieure créée par le pantographe (via ressorts ou vérins par exemple), juste suffisante pour compenser le poids de l'archet et de l'électroaimant. Le système d'électroaimants est alimenté en courant continu pour créer un champ magnétique selon l'orientation A-D. Les lignes de champ se referment à travers la caténaire via les points B et C, créant en ces points l'attraction magnétique objet de l'invention, en assurant ainsi un bon contact électrique entre archet et caténaire, sans éloignement ni perturbation de celle-ci. Une fois l'attraction magnétique établie, il est possible de moduler, supprimer ou même inverser la force de poussée créée par le pantographe. Ce dernier cas (traction au lieu de poussée) permet d'exploiter le fait que Figure 1 shows schematically and not restrictively an embodiment of this means seen from below. The catenary (1) of a railway track is made of ferromagnetic material (for example: magnetic steel). The bow (2) is made of ferromagnetic material (for example: soft iron) in the shape of a substantially horizontal U, and rubs against the catenary at points B and C. It includes a system of electromagnets formed of windings (3) located in the middle of the U. The bow is connected to the mobile by a pantograph, not shown, which allows the captured electricity to be transmitted and ensures the correct positioning of the bow relative to the catenary (thanks to a lifting beam system for example) . The current is returned by the wheels and the rails. The bow (2) is brought into contact with the catenary (1) at locations B and C by a slight external force created by the pantograph (via springs or jacks for example), just sufficient to compensate for the weight of the bow and of the electromagnet. The electromagnet system is supplied with direct current to create a magnetic field in the A-D orientation. The field lines close through the catenary via points B and C, creating at these points the magnetic attraction object of the invention, thus ensuring good electrical contact between the bow and the catenary, without distancing or disturbing it. this. Once the magnetic attraction has been established, it is possible to modulate, suppress or even reverse the thrust force created by the pantograph. This last case (traction instead of pushing) makes it possible to exploit the fact that

la constante de raideur de la caténaire peut être différente quand elle est tirée que quand elle est poussée, ce qui peut minimiser encore plus les perturbations parasites. the stiffness constant of the catenary may be different when it is pulled than when it is pushed, which can further minimize parasitic disturbances.

La figure 2 représente de manière schématique et non restrictive en vue de dessous un autre exemple de réalisation de ce moyen. Un archet double sensiblement horizontal formé de 2 lames parallèles en matériau ferromagnétique (5) (6) frotte contre une caténaire (4) en matériau ferromagnétique. Les 2 lames sont reliées par deux électroaimants (7) (8) composés chacun d'un noyau en matériau ferromagnétique et d'une bobine, tous bobinés dans le même sens et alimentés de manière identique en courant continu, créant ainsi un pôle magnétique positif sur une lame, et négatif sur l'autre. Les lignes de champ magnétique se referment à travers la caténaire, créant ainsi l'attraction magnétique et assurent un bon contact électrique entre archet et caténaire. Figure 2 shows schematically and not restrictively from below another embodiment of this means. A substantially horizontal double bow formed by 2 parallel blades of ferromagnetic material (5) (6) rubs against a catenary (4) of ferromagnetic material. The 2 blades are connected by two electromagnets (7) (8) each composed of a ferromagnetic material core and a coil, all wound in the same direction and supplied with identical DC current, thus creating a positive magnetic pole on one slide, and negative on the other. The magnetic field lines close through the catenary, creating magnetic attraction and ensuring good electrical contact between the bow and the catenary.

Un pantographe non représenté permet le positionnement de l'archet et lui permet de porter correctement contre la caténaire malgré les imperfections de réalisation grâce à un système de palonniers. Il assure de plus la mise en position travail ou repos de ce dernier. L'utilisation de plus d'un électroaimant permet de diminuer la variation des forces d'attraction magnétique lorsque la caténaire évolue de gauche à droite de l'archet. A pantograph not shown allows the positioning of the bow and allows it to be worn correctly against the catenary despite the imperfections of realization thanks to a system of spreaders. It also ensures the work or rest position of the latter. The use of more than one electromagnet makes it possible to reduce the variation of the magnetic attraction forces when the catenary moves from left to right of the bow.

Un autre moyen d'obtention de cet effet d'attraction magnétique consiste en l'utilisation d'un système de captage réalisé au moins partiellement dans un ou des matériaux possédant des propriétés ferromagnétiques et/ou ferrimagnétiques, et d'un système de conducteurs comprenant une ou plusieurs parties produisant un système de champs magnétiques qui, en se refermant au moins partiellement à travers lesdits matériaux, génère ou modifie un système de forces d'attraction entre le système de conducteurs et le système de captage. Ce moyen peut être intéressant de par sa simplicité, et la réduction de la masse (et donc de l'inertie) du système de captage qu'il permet. La modulation de l'attraction magnétique peut être réalisée en modifiant la reluctance magnétique du système de captage, et/ou la modification des caractéristiques magnétiques, géométriques, mécaniques ou de nature du système de conducteurs localement (par rapport à la position des systèmes de maintien en place par exemple). Another means of obtaining this magnetic attraction effect consists in the use of a collection system produced at least partially in one or more materials having ferromagnetic and / or ferrimagnetic properties, and of a system of conductors comprising one or more parts producing a magnetic field system which, by closing at least partially through said materials, generates or modifies a system of attractive forces between the conductor system and the pickup system. This means can be interesting because of its simplicity, and the reduction in mass (and therefore inertia) of the capture system that it allows. The modulation of the magnetic attraction can be carried out by modifying the magnetic reluctance of the collection system, and / or the modification of the magnetic, geometrical, mechanical or nature characteristics of the system of conductors locally (relative to the position of the support systems in place for example).

La figure 3 représente un exemple de réalisation de cet autre moyen. Le système représenté en coupe verticale se compose d'une caténaire (9) de section en U inversé réalisée en matériau magnétique possédant une aimantation rémanente, les pôles étant FIG. 3 represents an exemplary embodiment of this other means. The system shown in vertical section consists of a catenary (9) of inverted U section made of magnetic material having a remanent magnetization, the poles being

en bout des branches du U, représentés sur le dessin par + et - . Un archet (10) sensiblement horizontal réalisé en matériau ferromagnétique frotte contre la caténaire et est attiré par elle grâce à la force magnétique objet de l'invention. L'archet est relié au mobile par un pantographe non représenté. Il est possible d'aimanter ou ré aimanter la caténaire après sa pose, par simple application d'un système judicieux de champs magnétiques. at the end of the branches of the U, represented in the drawing by + and -. A substantially horizontal bow (10) made of ferromagnetic material rubs against the catenary and is attracted by it thanks to the magnetic force object of the invention. The bow is connected to the mobile by a pantograph not shown. It is possible to magnetize or re-magnetize the catenary after its installation, by simple application of a judicious system of magnetic fields.

Un autre moyen d'obtention de cet effet d'attraction magnétique consiste en l'utilisation d'un système de captage comprenant une ou plusieurs parties produisant un système de champs magnétiques, et d'un système de conducteurs comprenant une ou plusieurs parties produisant un second système de champs magnétiques. L'ensemble est réalisé de telle sorte que les 2 systèmes de champs magnétiques, en interagissant, génèrent ou modifient un système de forces d'attraction entre le système de conducteurs et le système de captage. Another means of obtaining this magnetic attraction effect consists in the use of a collection system comprising one or more parts producing a magnetic field system, and of a conductor system comprising one or more parts producing a second magnetic field system. The assembly is made in such a way that the 2 magnetic field systems, by interacting, generate or modify a system of attractive forces between the conductor system and the pickup system.

Il est parfaitement possible de combiner plusieurs moyens et mises en oeuvre pour obtenir cet effet d'attraction magnétique. Il est donc possible par exemple d'avoir un système de conducteurs comportant un système d'aimants permanents qui interagit avec un système de captage comportant un système d'aimants et/ou d'électroaimants. It is perfectly possible to combine several means and implementations to obtain this magnetic attraction effect. It is therefore possible, for example, to have a conductor system comprising a system of permanent magnets which interacts with a collection system comprising a system of magnets and / or electromagnets.

Grâce a un choix judicieux des matériaux du système de captage et du système de conducteurs, ainsi qu'une conception adaptée de l'équipage mobile (en particulier possibilité de créer un système de forces de pression traditionnelles, et respect des cotes d'encombrement des capteurs de courant traditionnels), il est possible de rendre entièrement compatibles les systèmes de captage traditionnels et/ou permettant la réalisation de la présente invention avec les systèmes de conducteurs permettant la réalisation de la présente invention et/ou traditionnels pour permettre leur interopérabilité. Cela autorise en particulier dans le cas des trains et autres véhicules la circulation de mobiles équipés de systèmes de captage permettant la réalisation de l'invention sur des lignes équipées de caténaires traditionnelles, et de mobiles équipés de systèmes de captage traditionnels sur des lignes équipées de caténaires permettant la réalisation de l'invention. On évite ainsi les ruptures de charge et on facilite la mise à niveau progressive du parc roulant et des infrastructures. On permet ainsi également la mise à jour incrémentale des infrastructures et parcs existants sans coupure longue du Thanks to a judicious choice of materials for the collection system and the conductor system, as well as an adapted design of the moving assembly (in particular the possibility of creating a system of traditional pressure forces, and compliance with the dimensions of the traditional current sensors), it is possible to make fully compatible the traditional capture systems and / or allowing the realization of the present invention with the conductor systems allowing the realization of the present invention and / or traditional to allow their interoperability. This authorizes in particular in the case of trains and other vehicles the circulation of mobiles equipped with capture systems allowing the realization of the invention on lines equipped with traditional catenary lines, and mobiles equipped with traditional capture systems on lines equipped with overhead lines enabling the invention to be carried out. This avoids load disruptions and facilitates the gradual upgrading of the rolling stock and infrastructure. It also allows the incremental update of existing infrastructure and parks without long outage of the

trafic. Cela autorise aussi un fonctionnement en mode dégradé en cas de défaillance du système de forces d'attraction magnétique. traffic. This also allows operation in degraded mode in the event of a failure of the magnetic attraction force system.

Grâce en particulier à la forte diminution des perturbations et du déplacement en éloignement de la caténaire causé par le passage du mobile, il devient possible d'envisager facilement pour des trains ou autres mobiles des vitesses en service commercial largement supérieures à celles déjà atteintes. De telles vitesses élevées, non réalisables en service commercial sans cette invention dans l'état actuel de la technique des trains à grande vitesse (TGV), permettent d'élargir très fortement le domaine d'utilisation privilégié des trains par rapport aux autres moyens de transport. Thanks in particular to the sharp reduction in disturbances and displacement away from the catenary caused by the passage of the mobile, it becomes possible to easily envisage for trains or other mobiles speeds in commercial service much higher than those already reached. Such high speeds, not achievable in commercial service without this invention in the current state of the art of high-speed trains (TGV), make it possible to very greatly expand the preferred field of use of trains compared to other means of transport.

Ces trains peuvent de plus comporter plusieurs pantographes actifs. On supprime ainsi les limitations de puissance des systèmes traditionnels, et on simplifie l'arrivée de l'énergie là ou elle est utilisée. De plus, ces trains ne nécessitent pas de câble de transmission d'énergie à très haute tension sur toute leur longueur, donc peuvent être utilisés même dans les pays possédant des réglementations sécuritaires très strictes. These trains can also have several active pantographs. This removes the power limitations of traditional systems, and simplifies the arrival of energy where it is used. In addition, these trains do not require a very high voltage power transmission cable over their entire length, so they can be used even in countries with very strict safety regulations.

Une ligne équipée de l'invention autorise donc une tension mécanique de sa caténaire inférieure à celle d'une ligne à grande vitesse traditionnelle tout en assurant une moins grande dégradation des frotteurs et caténaires grâce en particulier à la réduction des arcs électriques générateurs de piqûres, et ceci y compris d'ailleurs aux faibles vitesses, et permet aux trains d'atteindre des vitesses que les oscillations de la caténaire empêchaient auparavant. A line equipped with the invention therefore allows a mechanical tension of its catenary lower than that of a traditional high speed line while ensuring less degradation of the friction shoes and catenaries thanks in particular to the reduction of electric arcs generating pitting, and this also including at low speeds, and allows trains to reach speeds that the oscillations of the catenary previously prevented.

Claims

1) Device for transmitting electricity by the interaction between one or more systems comprising one or more electrically conductive elements (hereinafter called conductor system), substantially rigid or relatively little deformable under normal conditions of use, and one or more electricity collection systems (hereinafter called collection system) which can move relative to said system of conductors, characterized in that there is a system of forces of magnetic origin attracting said systems between them or portion (s) thereof.

2) Device according to the preceding claim, characterized in that it is applied to assemblies in which the conductor system comprises a taut linear portion on which the capture system directly or indirectly interacts, usually used for trains and other mobiles for transmission of electrical energy and / or signals to and / or from them.

3) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the system of forces acting between the system of conductors and the collection system results from the combination of a system of attractive forces of magnetic origin and a non-magnetic force system applied to said systems.

4) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that at least the collection system or the conductor system is produced at least partially in one or more materials having ferromagnetic and / or ferrimagnetic properties and that at least l the other system comprises one or more parts producing a system of magnetic fields which, by closing at least partially through said materials, generates or modifies a system of forces of attraction between the system of conductors and the collection system.

5) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the collection system comprises one or more parts producing a magnetic field system, the conductor system comprises one or more parts producing a second magnetic field system, and that the assembly is made in such a way that the two magnetic field systems, in

interacting, generating or modifying a system of attractive forces between the conductor system and the pick-up system.

6) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the system of attraction forces of magnetic origin can be modified and / or canceled by a variation and / or a reversal of current in electromagnet systems. , and / or a variation of reluctance of a magnetic circuit, and / or a variation of the geometry and / or the position of the collection system, and / or the use of a system of conductors of geometry, position, variable magnetic and / or nature characteristics.

7) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the variation of the system of magnetic attraction forces linked to the variation of the relative positions of the conductor system and of the pick-up system is minimized by the use of several advantageously placed magnetic field creation systems and / or a variable profile of sections of the magnetic circuit of the pickup system and / or of the conductor system and / or of a judicious variation of intensity of the magnetic field (s) .

8) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the intensity of the, or of certain magnetic fields creating the force of attraction and / or the geometry of the collection system are adjusted and / or subject to the value of one or more physical quantities estimated or measured.

9) Collection system characterized in that its nature and / or its geometry and / or its design and / or its behavior and / or its mode of use and / or its manufacture creates and / or guides a system of magnetic fields allowing to produce a device according to any one of the preceding claims.

10) Conductor system characterized in that its nature and / or its geometry and / or its design and / or its behavior and / or its mode of use and / or its manufacture creates and / or guides a system of magnetic fields allowing to produce a device according to any one of claims 1) to 8).