FR2857320A1 - AUTOMATIC VARIABLE FLOW SANDBLASTING DEVICE FOR MOTOR VEHICLES - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne le domaine du transport ferroviaire.The present invention relates to the field of rail transport.
L'un des problèmes récurrents du transport ferroviaire est la faible adhérence roue/rail qui engendre un phénomène de patinage sous certaines conditions de circulation. Ce phénomène se produit indifféremment des basses vitesses, démarrage du train, aux vitesses les plus élevées. Il est notamment aggravé lors d'intempéries, de masses remorquées élevées ou inversement de masse sur rail faible pour les automoteurs, de rampes importantes de la ligne parcourue, de sections de ligne bordées de végétation, de pluie succédant à une période de forte chaleur, voire de graisseurs de rails dont l'orientation est défectueuse. One of the recurring problems of rail transport is the poor wheel / rail adhesion that causes skidding under certain traffic conditions. This phenomenon occurs indifferently from low speeds, starting the train, to the highest speeds. It is particularly aggravated during inclement weather, high tow masses or conversely low rail mass for self-propelled, large ramps of the line traveled, sections of line lined with vegetation, rain following a period of high heat, even rail lubricators whose orientation is defective.
Les paramètres influant sur cette adhérence sont nombreux, certains sont connus et prévisibles, par exemple une section de ligne bordée d'arbres aura tendance à graisser les rails en automne lors de la chute des feuilles, mais le caractère majeur de ce phénomène réside dans son imprévisibilité dans le temps et la localisation, ce qui implique un dispositif embarqué. The parameters affecting this adhesion are numerous, some are known and predictable, for example a section of line lined with trees will tend to lubricate the rails in autumn when the leaves fall, but the major feature of this phenomenon lies in its unpredictability in time and location, which implies an embedded device.
La solution actuelle pour remédier au patinage est l'utilisation de sable éjecté par débit constant sur les rails devant les roues motrices afin d'accroître l'adhérence rouelrail. Ce sable est stocké sur l'engin moteur dans des bacs intégrés, comme indiqués figure 2, pour être aspiré par dépression et éjecté sur les rails par des sableurs soit par action volontaire du conducteur soit automatiquement par un système de détection de patinage. La dépression nécessaire est produite par un appareillage embarqué comprenant une unité de production et de stockage d'air, un détendeur à pression constante et des éjecteurs. Le sablage ainsi obtenu est uniforme en quantité éjectée, quelle que soit la vitesse du train. The current solution to skidding is the use of sand ejected by constant flow on the rails in front of the drive wheels to increase rouelrail adhesion. This sand is stored on the engine in integrated tanks, as shown in Figure 2, to be sucked by vacuum and ejected on the rails by sandblasters or by voluntary action of the driver is automatically by a slip detection system. The necessary depression is produced by an onboard equipment including an air production and storage unit, a constant pressure regulator and ejectors. The sanding thus obtained is uniform in amount ejected, regardless of the speed of the train.
Une évolution de ce système consiste, pour des engins conçus pour des vitesses supérieures ou égales à 160 Kmlh, à court-circuiter le détendeur et ainsi alimenter les éjecteurs de sable à la pression d'air maximum disponible soit entre 7 et 9 bars, au-delà d'un seuil de vitesse dont le mini est 120 Kmlh et 150 Km/h pour les TGV, soit un débit de sable comme illustré à la figure 1 par la courbe en trait continu. An evolution of this system is, for gear designed for speeds greater than or equal to 160 Kmlh, to short circuit the regulator and thus feed the sand ejectors to the maximum available air pressure is between 7 and 9 bars, at a speed threshold of which the minimum is 120 Kmlh and 150 Km / h for the TGV, ie a sand flow as shown in Figure 1 by the curve in solid line.
L'inconvénient majeur du dispositif actuel, démontré par une limite très rapidement atteinte, réside en son inadéquation avec la vitesse réelle du train. Son efficacité est inversement proportionnelle à la vitesse, conséquence d'un débit de sable très rapidement insuffisant, comme illustré par la courbe en trait continu de la figure 1. The major disadvantage of the current device, demonstrated by a limit very quickly reached, lies in its inadequacy with the actual speed of the train. Its efficiency is inversely proportional to the speed, as a result of sand flow very quickly insufficient, as illustrated by the continuous line curve of FIG.
Cependant, le sablage ne devant pas provoquer le déshuntage des circuits de voie, réalisés par les essieux, par un débit excessif, implique le contrôle de la quantité de sable éjectée. However, sandblasting should not cause the disruption of track circuits, made by the axles, excessive flow, involves the control of the amount of sand ejected.
Actuellement, lors de patinage sur une distance de plusieurs kilomètres (phénomène courant), voire plusieurs dizaines de kilomètres, il s'ensuit donc toujours une perte de vitesse importante jusqu'à accrocher le point d'adhérence, vitesse relativement faible à laquelle la quantité de sable éjectée sera suffisante. II arrive cependant que le point d'adhérence ne soit pas accroché , ou pas suffisamment longtemps, il s'ensuit donc un arrêt du train en pleine voie nécessitant une intervention extérieure. Currently, when skating a distance of several kilometers (common phenomenon), or even several tens of kilometers, it therefore always follows a significant loss of speed to hang the point of adhesion, relatively low speed at which the amount ejected sand will be sufficient. It happens however that the point of adhesion is not hooked, or not long enough, it follows therefore a stop of the train in full lane requiring external intervention.
La solution selon l'invention est transformer le dispositif de sablage à débit constant actuel en un dispositif de sablage à débit variable automatique de plus grande capacité permettant de faire varier le débit de sable éjecté devant les roues motrices en fonction de la vitesse et d'un 5 diagramme. The solution according to the invention is to transform the current constant-flow sanding device into a larger-capacity automatic variable-flow sanding device making it possible to vary the flow of sand ejected in front of the drive wheels as a function of speed and speed. a diagram.
Ce dispositif selon l'invention permet de remédier aux déficiences actuelles en augmentant la capacité de sablage tout en asservissant en temps réel la quantité de sable éjectée à la vitesse, la vitesse déterminant la quantité maximale de sable à éjecter afin d'éviter le déshuntage des rails par les essieux, et à un diagramme programmé dans un calculateur électronique. Ce calculateur électronique intègre un diagramme modulable de la quantité de sable à éjecter. Le diagramme programmé dans le calculateur est adaptable aux caractéristiques de l'engin moteur dans lequel il est installé et détermine la progression et la régression du débit de sable éjecté. This device according to the invention makes it possible to remedy the current deficiencies by increasing the sandblasting capacity while slaving in real time the quantity of sand ejected at speed, the speed determining the maximum quantity of sand to be ejected in order to avoid the deshulling of rails by the axles, and to a diagram programmed in an electronic calculator. This electronic calculator incorporates a scalable diagram of the amount of sand to be ejected. The diagram programmed in the computer is adaptable to the characteristics of the engine unit in which it is installed and determines the progression and the regression of the ejected sand flow.
L'unité de production et de stockage d'air comprimé embarquée actuellement sur les engins moteurs ne permettant pas d'assurer la dépression nécessaire à l'aspiration de la quantité de sable adaptée, le dispositif intègre un amplificateur de débit ayant les caractéristiques adéquates. The compressed air production and storage unit presently on the engine units does not provide the vacuum required to suction the appropriate amount of sand, the device incorporates a flow amplifier having the appropriate characteristics.
Le dispositif selon l'invention permet le contrôle de la quantité de sable éjectée par le pilotage de la pression d'alimentation de l'amplificateur de débit, dont les caractéristiques sont connues, grâce à une électrovalve proportionnelle pilotée elle-même par un courant variable délivré par le calculateur. Un capteur de pression assure le bouclage du dispositif. The device according to the invention makes it possible to control the quantity of sand ejected by controlling the supply pressure of the flow amplifier, the characteristics of which are known, thanks to a proportional solenoid valve itself controlled by a variable current. issued by the calculator. A pressure sensor ensures the looping of the device.
Le débit variable de sable est donc obtenu en faisant varier la pression d'alimentation de l'amplificateur de débit. Cet amplificateur de débit est lui-même immergé dans un bac à sable intégré d'origine à l'engin moteur. Les caractéristiques du dispositif peuvent, par exemple, permettre d'obtenir un sablage à débit linéaire constant, quelle que soit la vitesse, tel que le montre la courbe en pointillés de la figure 1. The variable flow of sand is thus obtained by varying the supply pressure of the flow amplifier. This flow amplifier is itself immersed in an original sandbox integrated with the engine. The characteristics of the device may, for example, make it possible to obtain a constant linear flow sandblasting, whatever the speed, as shown by the dashed curve of FIG. 1.
Les conditions de patinage et de traction n'étant jamais identiques, le diagramme programmé dans le calculateur détermine la progression du débit de sable jusqu'à l'annihilation du patinage, détecté par un capteur intégré d'origine aux engins moteurs. Le débit de sable alors nécessaire sera entre 0 et la limite maximum déterminée par la vitesse. Le calculateur détermine ensuite la régression ou progression du débit de sable jusqu'à cessation du phénomène de patinage dont un exemple est représenté figure 12. Ce diagramme est modulable car il nécessite d'être adapté à chaque type d'engin moteur en fonction de ses caractéristiques telles que la vitesse limite, le couple moteur, les conditions habituelles d'adhérence, etc. La mise en action du dispositif se fait, comme actuellement, soit par action volontaire du 35 conducteur, en application de ses procédures, soit automatiquement par enclenchement d'un contact relais temporisé de détection de patinage. Since slip and traction conditions are never identical, the diagram programmed in the computer determines the progression of the sand flow until the annihilation of slippage, detected by an original integrated sensor to the engines. The flow of sand then necessary will be between 0 and the maximum limit determined by the speed. The calculator then determines the regression or progression of the sand flow until cessation of the skidding phenomenon, an example of which is shown in FIG. 12. This diagram can be modulated because it needs to be adapted to each type of engine according to its characteristics. characteristics such as speed limit, engine torque, usual grip conditions, etc. The actuation of the device is, as currently, either by voluntary action of the driver, in application of its procedures, or automatically by engagement of a timed contact relay slip detection.
Les avantages économiques directs et indirects liés à l'utilisation de ce dispositif sont nombreux et significatifs. The direct and indirect economic benefits of using this device are numerous and significant.
En effet, le patinage provoque une usure importante et prématurée des tables de roulement des roues, dont le profil doit être régulièrement contrôlé et rectifié, voire nécessiter l'échange des 5 essieux. L'opération est particulièrement onéreuse et il convient d'y ajouter le coût de l'immobilisation de l'engin moteur. Indeed, slip causes significant wear and premature wheel treads, whose profile must be regularly checked and rectified, or even require the exchange of 5 axles. The operation is particularly expensive and should be added the cost of immobilization of the engine.
Egalement, le patinage provoque une détérioration de la voie impliquant des travaux coûteux et générant des retards qui eux-mêmes ont des conséquences économiques directes et indirectes. Also, skating causes a deterioration of the track involving expensive work and generating delays which themselves have direct and indirect economic consequences.
De plus, la résolution du problème de patinage peut permettre, dans certains cas, la circulation de trains plus lourds notamment où le relief est le plus accidenté. In addition, the resolution of the problem of skating may allow, in some cases, the movement of heavier trains especially where the terrain is the most rugged.
Le dispositif de cette invention génère donc un avantage économique significatif, de par les économies réalisables d'une part, et par des recettes potentielles plus élevées d'autre part. The device of this invention thus generates a significant economic advantage, by the savings achievable on the one hand, and by higher potential revenues on the other hand.
Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente les courbes de débit de sable par sableur en cm3 par mètre de rail parcouru proportionnellement à la vitesse du train. The accompanying drawings illustrate the invention: FIG. 1 represents sand flow curves per sandblaster in cm 3 per meter of rail traveled in proportion to the speed of the train.
La courbe en trait continu représente la situation actuelle, le débit maximum de sable possible, explication d'un point d'adhérence à très faible vitesse, la plupart du temps, lors d'un patinage sur longue distance. L'inertie de la masse remorquée s'ajoutant à une adhérence réduite à faible vitesse conduit alors parfois à l'arrêt du train en pleine voie. The continuous curve represents the current situation, the maximum possible sand flow, explanation of a point of adhesion at very low speed, most of the time, during a long-distance skating. The inertia of the towed mass added to reduced adhesion at low speed then sometimes leads to the stop of the train in full lane.
La courbe en trait pointillé représente un exemple du potentiel de sablage du dispositif de l'invention, qui n'est pas sa limite maximum, mais illustre la capacité nécessaire afin de remédier efficacement au patinage. The dashed curve represents an example of the sanding potential of the device of the invention, which is not its maximum limit, but illustrates the capacity necessary to effectively remedy slippage.
La figure 2 représente le type d'engin moteur servant à l'illustration de l'invention soit un 25 engin moteur à 2 bogies moteurs et donc 8 sableurs. FIG. 2 represents the type of engine unit serving to illustrate the invention, ie a motor vehicle with 2 motor bogies and therefore 8 sandblasters.
La figure 3 représente l'intégration mécanique du dispositif inventé, de la sablière au sableur. FIG. 3 represents the mechanical integration of the invented device, from the sand pit to the sandblaster.
La figure 4 représente une vue d'ensemble du dispositif mécano soudé à intégrer dans la sablière, comportant l'amplificateur de débit, son alimentation, ainsi que le tube dans lequel le sable aspiré circule. FIG. 4 represents an overall view of the welded mechanical device to be integrated into the sandbox, comprising the flow amplifier, its feed, and the tube in which the sucked sand circulates.
La figure 5 représente une vue en coupe du dispositif mécano soudé et sa fixation sur la sablière. Figure 5 shows a sectional view of the welded device and its attachment to the sand plate.
La figure 6 représente une vue de dessus de l'ensemble mécano soudé. Figure 6 shows a top view of the welded assembly.
La figure 7 représente une vue en coupe et extérieure de l'alimentation en air comprimé de l'amplificateur de débit. Figure 7 shows a sectional and external view of the compressed air supply of the flow amplifier.
La figure 8 représente une vue de dessous de l'ensemble mécano soudé. Figure 8 shows a bottom view of the welded assembly.
La figure 9 représente une vue extérieure partielle de l'ensemble mécano soudé. La figure 1 Q représente le schéma électrique de commande du dispositif inventé. La figure 11 représente le schéma pneumatique du dispositif inventé. Figure 9 shows a partial external view of the welded assembly. Figure 1 Q shows the control circuit diagram of the invented device. Figure 11 shows the pneumatic diagram of the invented device.
La figure 12 représente un exemple de diagramme de débit de sablage en fonction de la détection de patinage représentée par un signal carré binaire où 1 signifie patinage ou appui sur un bouton poussoir sablage par le conducteur. La progression est telle qu'elle atteint le maximum, représenté par la ligne pointillée, sur une distance de 1 Km, sauf si l'arrêt du patinage se produit avant. Elle est succédée par un palier de 500m sauf si une nouvelle détection de patinage se produit. La régression est telle qu'un retour à 0 se réalise sur une distance de 500m. Des essais appropriés détermineront le meilleur diagramme en fonction des caractéristiques techniques de chaque type d'engin moteur. FIG. 12 represents an example of a sandblasting flow diagram as a function of slip detection represented by a square binary signal where 1 denotes skating or pressing on a sanding push button by the driver. The progression is such that it reaches the maximum, represented by the dotted line, over a distance of 1 Km, unless the stop of the skating occurs before. It is replaced by a 500m bearing unless a new slip detection occurs. The regression is such that a return to 0 is realized over a distance of 500m. Appropriate tests will determine the best diagram according to the technical characteristics of each type of engine.
En référence à ces dessins, le dispositif comporte un ensemble mécano soudé représenté 10 sur les figures 4, 5, 6, 7, 8, 9 immergé dans la sablière (3) et fixé à celle-ci par 1 goujons (22) et 3 goujons (25). With reference to these drawings, the device comprises a welded assembly shown in FIGS. 4, 5, 6, 7, 8, 9 immersed in the sandbox (3) and fixed thereto by 1 studs (22) and 3 studs (25).
Cet ensemble mécano soudé est composé d'une platine support (20) dans laquelle est assemblé un tube métallique (19) soudé à la platine après ajustement. A l'extrémité de ce tube est assemblé un amplificateur de débit (15) par l'intermédiaire d'un manchon en caoutchouc (13) et 2 colliers de serrage (14) Dans la platine support est réalisé un alésage dans lequel sont assemblés 2 raccords métalliques (21) et (24) soudés également à la platine support après ajustement. Un tube flexible blindé en caoutchouc (18) assure le raccordement des 2 raccords (16) et (24) et est assemblé à ceux-ci par 2 colliers de serrage (17). Le raccordement de l'amplificateur de débit (15) au raccord (16) se fait par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité (23). This welded assembly is composed of a support plate (20) in which is assembled a metal tube (19) welded to the plate after adjustment. At the end of this tube is assembled a flow amplifier (15) via a rubber sleeve (13) and 2 clamps (14) in the support plate is formed a bore in which are assembled 2 metal fittings (21) and (24) also welded to the support plate after adjustment. A flexible shielded rubber tube (18) connects the two connectors (16) and (24) and is assembled to them by two clamps (17). The connection of the flow amplifier (15) to the connection (16) is via a seal (23).
L'ensemble des pièces (21) (24) (17) (18) (16) (23) assurent l'alimentation en air comprimé de l'amplificateur de débit (15). Le positionnement de l'amplificateur de débit est tel que sa meilleure efficacité soit assurée. All the parts (21) (24) (17) (18) (16) (23) provide the supply of compressed air to the flow amplifier (15). The positioning of the flow amplifier is such that its best efficiency is ensured.
Le raccordement du dispositif à la source d'air comprimé embarquée est réalisé par un tuyau 25 (5) assemblé au raccord pneumatique (21) par l'intermédiaire d'un collier (4). The connection of the device to the on-board compressed air source is achieved by a pipe 25 (5) assembled to the pneumatic connection (21) via a collar (4).
Le sable dont est remplie la sablière (3) par l'ouverture (2) est aspiré par l'amplificateur de débit (15), descend ensuite par gravité jusqu'au sableur (1) par l'intermédiaire du tube métallique (19) et du tube flexible en caoutchouc de descente du sable (7) après avoir traversé la platine support (20). Sand which is filled the sandbox (3) through the opening (2) is sucked by the flow amplifier (15), then descends by gravity to the sandblaster (1) via the metal tube (19) and the flexible sand descent rubber tube (7) after having passed through the support plate (20).
Le tube de descente du sable (7) est fixé à la platine support (20) par l'intermédiaire d'un collier de serrage (6) et au sableur (1) par un collier de serrage (9). The sand descent tube (7) is fixed to the support plate (20) by means of a clamp (6) and to the sander (1) by a clamp (9).
Le sable est donc déposé sur le rail (11) devant la roue (8). The sand is deposited on the rail (11) in front of the wheel (8).
Le circuit électrique de commande est tel que représenté figure 10. II intègre un calculateur électronique (150) relié électriquement à la batterie par l'intermédiaire d'un fusible (149). Dans ce calculateur est programmé un diagramme déterminant la progression et la régression du débit de sable. The electrical control circuit is as shown in Figure 10. It incorporates an electronic computer (150) electrically connected to the battery via a fuse (149). In this calculator is programmed a diagram determining the progression and the regression of the flow of sand.
Les entrées du calculateur (150) sont composées d'une part de la vitesse de l'engin moteur par le fil (151) relié à un tachymètre existant, et d'autre part de la pression pneumatique d'alimentation de l'amplificateur de débit (15) par l'intermédiaire du capteur de pression (140). The inputs of the computer (150) are composed on the one hand of the speed of the engine engine by the wire (151) connected to an existing tachometer, and on the other hand of the pneumatic supply pressure of the amplifier of flow (15) via the pressure sensor (140).
Les sorties du calculateur électronique (150) sont d'une part l'alimentation par un courant variable de l'électrovalve proportionnelle (146) et d'autre part l'alimentation électrique d'une électrovalve (147) ou (148) par l'intermédiaire d'un contact relais (141) ou (142) asservi au sens de marche de l'engin moteur. The outputs of the electronic computer (150) are on the one hand the supply by a variable current of the proportional solenoid valve (146) and on the other hand the power supply of a solenoid valve (147) or (148) by the intermediate of a relay contact (141) or (142) slaved to the direction of travel of the engine.
Les contacts relais (101) (111) et (102) (112) sont fermés lors de la mise en service respectivement du poste de conduite 1 ou 2. Le sablage peut alors être commandé, comme actuellement, manuellement par le conducteur du train en appuyant sur le bouton poussoir (131) ou (132). The relay contacts (101) (111) and (102) (112) are closed during commissioning respectively of the driving station 1 or 2. Sandblasting can then be controlled, as currently, manually by the driver of the train. pressing the push button (131) or (132).
Comme actuellement, la mise en action du sablage peut être commandé automatiquement, par la fermeture du contact relais (143) asservi au freinage d'urgence ou la fermeture du contact relais (145) asservi à la détection d'un patinage. Le bouton poussoir (144) permet l'essai du dispositif de sablage à l'arrêt. A tout moment, en application de ses procédures, le conducteur a la possibilité d'annuler le sablage automatique en appuyant sur le bouton poussoir (121) ou (122) selon le poste de conduite utilisé. As currently, the sanding operation can be controlled automatically, by closing the relay contact (143) slaved to emergency braking or closing the relay contact (145) slaved to the detection of a slip. The push button (144) allows the testing of the sanding device to stop. At any time, according to its procedures, the driver has the option to cancel the automatic sandblasting by pressing the pushbutton (121) or (122) depending on the driving position used.
Le circuit pneumatique de sablage est tel que représenté figure 11. Une électrovalve proportionnelle (146) et un capteur de pression (140) y sont intégrés. The pneumatic sanding circuit is as shown in FIG. 11. A proportional solenoid valve (146) and a pressure sensor (140) are integrated therein.
L'air comprimé produit par l'unité de production et de stockage d'air (152), après avoir été filtré (153), traverse un robinet d'isolement (154) pour être ensuite régulé par l'électrovalve proportionnelle (146) et alimenter l'amplificateur de débit (15) par l'intermédiaire d'une électrovalve (147) ou (148) selon le sens de marche de l'engin moteur. Un clapet anti-retour (155) et un capteur de pression (140) sont intégrés entre l'électrovalve proportionnelle (146) et les électrovalves (147) et (148). The compressed air produced by the air production and storage unit (152), after having been filtered (153), passes through an isolation valve (154) and is then regulated by the proportional solenoid valve (146) and supplying the flow amplifier (15) via a solenoid valve (147) or (148) in the direction of travel of the engine. A check valve (155) and a pressure sensor (140) are integrated between the proportional solenoid valve (146) and the solenoid valves (147) and (148).
La présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, il appartient à l'homme de métier de l'adapter selon le domaine technique où cette invention sera utilisée. The present invention is not limited to the embodiment described and shown, it is up to the person skilled in the art to adapt according to the technical field where this invention will be used.
Le dispositif selon l'invention est plus particulièrement destiné à l'industrie ferroviaire et plus précisément au matériel de traction incluant tous les engins moteurs, automoteurs, automotrices et autorails, de tous types de motorisation. Ce dispositif est susceptible d'être intégré dans la construction de tous les types d'engin moteur ainsi qu'adapté aux engins moteurs existant. The device according to the invention is more particularly intended for the railway industry and more specifically for traction equipment including all motor, self-propelled, self-propelled and railcars, of all types of engine. This device is likely to be integrated in the construction of all types of engine as well as adapted to existing engines.
Ce dispositif peut également être appliqué à d'autres domaines de l'industrie où il est nécessaire de contrôler une dépression pneumatique dans le but d'aspirer des éléments divers. This device can also be applied to other areas of the industry where it is necessary to control a pneumatic depression for the purpose of sucking various items.
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