FR3006636A1

FR3006636A1 - Systeme dissipatif de chaleur d'un fil de contact conducteur de catenaire et portion de catenaire associee

Info

Publication number: FR3006636A1
Application number: FR1301270A
Authority: FR
Inventors: Florian Genest; Luc Malve; Christian Poligne
Original assignee: SNCF Mobilites
Current assignee: SNCF Reseau
Priority date: 2013-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2014-12-12
Anticipated expiration: 2033-06-05
Also published as: FR3006636B1

Abstract

L'invention porte principalement sur un système dissipatif de chaleur d'un fil de contact conducteur de caténaire qui est essentiellement caractérisé en ce qu'il s'étend longitudinalement au dessus du fil de contact (16) et en ce qu'il comporte une portion de solidarisation (18) au fil de contact (16) laissant libre la zone de contact (17) du dit fil de contact (16) avec le pantographe d'une locomotrice, et une portion dissipative de chaleur (27), les portions de solidarisation (18) et dissipative de chaleur (27) étant réalisées en un matériau conducteur thermique.

Description

Système dissipatif de chaleur d'un fil de contact conducteur de caténaire et portion de caténaire associée.

L'invention concerne principalement un système dissipatif de chaleur d'un fil de contact conducteur de caténaire destiné à alimenter électriquement des locomotrices circulant sur les voies. L'invention concerne également un ensemble dissipatif de chaleur composé d'un fil de contact conducteur de caténaire et d'un tel système.

L'invention concerne enfin une portion de caténaire munie d'au moins un tel ensemble. La transmission du courant électrique aux trains est assurée au moyen d'un ou de plusieurs fils conducteurs disposés au dessus de la voie ferrée et en contact avec les pantographes situés en partie supérieure des locomotrices en circulation. Le ou les fils conducteurs, aussi appelés fils de contact, forment avec les moyens de maintien de ces fils des caténaires. En référence à la figure 1 qui représente schématiquement une portion de caténaire pour une alimentation électrique en continu de 1,5 kilovolts, une caténaire 1 est essentiellement constituée d'un fil de contact conducteur 2 qui est suspendu à un câble porteur auxiliaire 3 par une série de pendules 4, le câble porteur auxiliaire 3 étant lui-même suspendu à un câble porteur principal 5 par une série de pendules 6 de longueurs variables. Le maintien du câble porteur auxiliaire 3 est assuré par un antibalançant 7 solidaire d'un poteau 8 et relié au câble porteur auxiliaire 3 par un dispositif de suspension 9. Le maintien du câble porteur principal 5 est quant à lui assuré par une console 10, un hauban 11 et un dispositif de suspension 12 reliant le hauban 11, la console 10 et le câble porteur principal 5. Le fil de contact est généralement en cuivre. Sur certaines caténaires, deux fils de contact sont prévus. Le diamètre des fils de contact est par ailleurs agencé 30 selon le type de caténaire et la vitesse de circulation autorisée, généralement compris entre 107 mm2 et 150 mm2. L'invention porte particulièrement, sans s'y limiter, aux zones de stationnement prolongé du matériel ferroviaire, telles que les voies de service servant au garage des rames nécessitant des opérations de pré-conditionnement ou de préchauffage, ou encore les voies principales situées en amont de signaux d'arrêt. Dans ces zones de stationnement, l'appel de courant prolongé au niveau du contact entre les pantographes et le fil de contact conducteur entraîne un 5 échauffement excessif de ce fil de contact. Cet échauffement provoque l'affaiblissement mécanique du fil de contact pouvant engendrer des déformations et dégradations, voire une rupture du fil sous l'effet de la tension mécanique à laquelle le conducteur est soumis, cette tension mécanique pouvant aller jusqu'à 30 kilo Newton selon les conditions de mise en oeuvre et de température. Cette 10 tension mécanique est néanmoins nécessaire au maintien de la caténaire pour compenser le phénomène de flèche apparaissant entre deux points de suspension consécutifs du fil de contact. C'est particulièrement le cas pour les voies électrifiées en courant continu de 1,5 kilovolt. 15 L'utilisation de plusieurs fils de contact ou l'augmentation de la surface de contact entre le fil et les pantographes s'avèrent insuffisants. Ainsi, sur certaines zones, le stationnement prolongé a été interdit tandis que sur d'autres zones, des tournées d'inspection régulières veillent à prévenir l'apparition de signes de dégradation du fil de contact. 20 Dans ce contexte, la présente invention vise un système permettant d'éviter les phénomènes d'échauffements définis précédemment, en visant ainsi à permettre un stationnement avec conservation de l'alimentation en énergie sans limite de durée et sans détérioration mécanique du fil de contact. A cet effet, le système dissipatif de chaleur d'un fil de contact conducteur 25 de caténaire est essentiellement caractérisé en ce qu'il s'étend longitudinalement au dessus du fil de contact et en ce qu'il comporte une portion de solidarisation au fil de contact laissant libre la zone de contact du dit fil de contact avec le pantographe d'une locomotrice, et une portion dissipative de chaleur, les portions de solidarisation et dissipative de chaleur étant réalisées en un matériau 30 conducteur thermique. Le système de l'invention peut également comporter les caractéristiques optionnelles suivantes considérées isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles : - la portion de solidarisation du dit système comporte deux pattes destinées à venir en prise dans deux rainures longitudinales réalisées sur le fil de contact. - les deux pattes de la portion de solidarisation présentent un profilé en V qui coïncide avec le profilé des deux rainures longitudinales du fil de contact. s - la partie dissipative de chaleur comporte une partie centrale dans le plan longitudinal du système dissipatif, de laquelle s'étend au moins deux ailettes disposées symétriquement par rapport à la partie centrale et s'étendant longitudinalement sur la longueur du dit système. - deux ailettes horizontales symétriques par rapport à la partie centrale et 10 situées à proximité de la portion de solidarisation, et six ailettes de plus grand largeur deux à deux symétriques par rapport à la partie centrale et orientées obliquement vers le bas. - la partie centrale comporte une rainure réalisée sur la longueur et dans le plan longitudinal du système dissipatif en s'étendant depuis la portion de 15 solidarisation. - au moins une partie des ailettes comportent des ajourages latéraux. L'invention porte également sur un ensemble dissipatif de chaleur qui est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte un fil de contact conducteur destiné à être en contact électrique avec le pantographe d'une locomotrice et qui 20 est solidarisé au système dissipatif de chaleur tel que précédemment défini. L'invention porte enfin sur une portion de caténaire qui est essentiellement caractérisée en ce qu'elle comprend une ligne d'alimentation électrique sur laquelle est montée au moins un tel ensemble dissipatif de chaleur. Selon une première variante, le système dissipatif est monté sur le fil de 25 contact de la ligne d'alimentation électrique. En variante, le fil de contact solidarisé au système dissipatif de chaleur est monté en parallèle du fil de contact de la ligne d'alimentation électrique. Dans ce cas, le fil de contact solidarisé au système dissipatif peut être relié électriquement et mécaniquement au fil de contact de la ligne d'alimentation 30 électrique. Selon une autre variante, le fil de contact de la ligne d'alimentation électrique est interrompu sur la longueur du système dissipatif en étant solidarisé de part et d'autre du dit système.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 déjà décrite représente schématiquement en perspective un 5 système de suspension de caténaire de l'art antérieur, - la figure 2 est une représentation schématique en coupe transversale du système de l'invention monté sur un fil de contact et formant l'ensemble dissipatif de chaleur de l'invention, - la figure 3 est une représentation schématique partielle en perspective de 10 l'ensemble dissipatif de chaleur de l'invention de la figure 2, - la figure 4 est une représentation schématique de coté de l'ensemble dissipatif de chaleur de l'invention de la figure 2, - la figure 5 est une représentation schématique en perspective d'une portion de caténaire de l'invention selon une première variante, 15 - la figure 6 est une représentation schématique en perspective d'une portion de caténaire de l'invention selon une deuxième variante, et - la figure 7 est une représentation schématique en perspective d'une portion de caténaire de l'invention selon une troisième variante. En référence aux figures 2 à 4, le système dissipatif de chaleur de l'invention 20 15 est réalisé en un matériau thermiquement conducteur, par exemple en aluminium ou en un alliage d'aluminium, et destiné à être fixé sur un fil de contact 16 en laissant libre la zone de contact 17 du fil 16 avec les pantographes non représentés. Le système de l'invention 15 est par conséquent monté sur le fil de contact 25 16 et comporte à cet effet une portion de solidarisation au fil 18 faites de deux pattes 19a,19b de profil en V qui coïncide avec deux rainures longitudinales 20a,20b usinées sur la partie supérieure du fil de contact 16. Ces rainures longitudinales 20a,20b sont déjà présentes dans les fils de contact des caténaires existants pour maintenir le fil de contact sur les 30 armements. Par conséquent, le système de l'invention s'adapte facilement aux fils de contact existants. De par sa conception plus massive, le système dissipatif 15 sera beaucoup plus rigide que la caténaire. Le fil de contact 16 pourra donc être maintenu dans le système dissipatif sans tension mécanique, car la flèche du conducteur sera très fortement diminuée. Le système de l'invention comporte une partie centrale 21 qui s'étend dans le plan longitudinal P (figure 3) du système et qui comporte une rainure verticale 22 conférant une certaine souplesse au système en autorisant notamment l'écartement des pattes 19a,19b lors de la fixation du système 15 sur le fil de contact 16. Le système de l'invention comporte en outre une pluralité d'ailettes 23a,23b ;24a,24b ;25a,25b ;26a,26b disposées deux à deux symétriquement par rapport à la partie centrale 21. La partie centrale 21 et la pluralité d'ailettes 23a,23b ;24a,24b ;25a,25b ;26a,26b forment ainsi une portion dissipative de chaleur 27 du système de l'invention 15. Deux petites ailettes horizontales 23a,23b sont situées à proximité de la portion de solidarisation 18 et six ailettes principales 24a,24b ;25a,25b ;26a,26b 15 de plus grande longueur sont réparties autour de la partie centrale 21 jusqu'à l'extrémité supérieure de cette partie centrale 21. Les six ailettes principales 24a,24b ;25a,25b ;26a,26b sont orientées obliquement vers le bas. Les ailettes 23a,23b ;24a,24b ;25a,25b ;26a,26b permettent d'améliorer la 20 dissipation de chaleur engendrée par le contact prolongé entre le fil de contact 16 et les pantographes. Mais en restant dans le cadre de l'invention, le système dissipatif de l'invention peut être dénué d'ailettes, la simple présence d'un élément conducteur thermique de quelque forme que ce soit situé au dessus et fixé au fil de contact 16 permettant d'augmenter considérablement les surfaces d'échange 25 avec l'extérieur, et par la même améliorer a dissipation de chaleur du fil de contact 16. On pourra aussi prévoir dans le cadre de l'invention une configuration différente des ailettes notamment au regard de leur nombre, leur inclinaison et leur disposition. 30 De façon générale, la configuration de la partie dissipative de chaleur 27 sera adaptée à la puissance dissipative à réaliser. En référence à la figure 3, les six ailettes principales 24a,24b ;25a,25b ;26a,26b présentent chacune une pluralité d'ajourages latéraux 28 permettant d'augmenter la dissipation de chaleur.

La partie centrale 21 comporte en outre des ajourages latéraux 29 dans le prolongement des ajourages latéraux 28 des ailettes principales 24a,24b ;25a,25b ;26a,26b de façon à former des orifices latéraux 29 (figure 4) améliorant plus encore le phénomène de dissipation de chaleur et formant des points d'attache à une structure porteuse. Sur les figures 5 à 7, le système de l'invention 15 est représenté de façon schématique par souci de clarté, mais ce système de l'invention 15 est conforme à la description précédemment faite en référence aux figures 2 à 4. En référence à la figure 5 et selon une première variante de l'invention, l'ensemble de l'invention 30 formé par le système dissipatif 15 décrit précédemment et fixé à un fil de contact conducteur 16 est monté sur un fil de contact principal 31 d'une ligne d'alimentation électrique, de sorte que le fil de contact conducteur 16 faisant partie de l'ensemble de l'invention 30 est confondu avec le fil de contact 31 de la ligne d'alimentation électrique.

Le système de l'invention 15 est maintenu en place relativement à un poteau 34 au moyen d'une console 32, d'un hauban 33 et d'un système de suspension 35. La console 32, le hauban 33 et le système de suspension 35 pourront être déjà existants sur la ligne d'alimentation électrique. Il sera prévu des moyens de fixation 36 adaptés à la portée de l'homme du métier du système de suspension 35 sur le système de l'invention 15. La fixation du système de l'invention à la caténaire peut être réalisée de façon différente selon la position du système sur la ligne d'alimentation électrique. On peut notamment prévoir un porteur longitudinal, par exemple celui de la caténaire si cette dernière présente un tel porteur, un porteur transversal ou tout armement rigide lié à une structure de maintien. Dans le cas où les besoins dissipatifs sont importants, l'ensemble dissipatif de la première variante peut s'avérer insuffisant. Dans cette hypothèse, on cherche à diminuer voire annuler totalement la tension mécanique du fil de contact au niveau des caténaires du matériel ferroviaire à l'arrêt. Les deuxième et 30 troisième variantes répondent à ces besoins spécifiques. En référence à la figure 6 et selon la deuxième variante, l'ensemble dissipatif de l'invention 30 est agencé sur un fil de contact existant 31 d'une ligne d'alimentation électrique de la façon suivante.

Le fil de contact 31 de la ligne d'alimentation électrique est sectionné sur une longueur correspondant à la longueur du système de l'invention 15 et les deux extrémités libres résultantes de ce fil de contact existant 31 sont fixées de part et d'autre au système de l'invention 15 par un dispositif d'ancrage adapté 37. Le fil de contact 16 de l'ensemble dissipatif 30 forme ainsi une ligne de dérivation du fil de contact 31 de la ligne d'alimentation électrique. Profitant de la rigidité mécanique offerte par le système dissipatif, la tension mécanique du fil de contact 16 est ainsi diminuée au niveau du point de contact avec le pantographe d'une locomotrice en stationnement.

La bonne transition du pantographe en mouvement entre te fil de contact 16 et le fil de contact 31 de la ligne d'alimentation électrique sera assurée par des systèmes d'interfaces adaptés 38 dépendant notamment de la vitesse de circulation recherchée, et permettant de compenser le différentiel de hauteur des deux systèmes, le fil de contact 16 se trouvant légèrement plus bas par rapport à la voie que le fil de contact 31 de la ligne d'alimentation électrique. Ce différentiel de hauteur permet d'assurer que le contact du pantographe s'effectue bien sur le fil de contact 16 intégré au système dissipatif. Si le système dissipatif 15 se retrouve insuffisant pour assurer la continuité du potentiel électrique du fil de contact 16, par exemple en cas d'emploi d'un matériau résistif au passage du courant électrique, des connexions en cuivre pourront être ajoutées, reliant le fil de contact 16 au fil de contact 31 de la ligne d'alimentation électrique. En référence à la figure 7 et selon une troisième variante, l'ensemble dissipatif de l'invention 30 est agencé sur une ligne d'alimentation électrique de la 25 façon suivante. L'ensemble dissipatif de l'invention 30 est disposé à proximité et parallèlement à la ligne d'alimentation électrique. Comme pour la deuxième variante, la transition mécanique entre le fil de contact 16 abaissé et le fil de contact 31 de la ligne d'alimentation électrique est effectuée par des systèmes 30 d'interfaces adaptés 38, et des connexions en cuivre servent à assurer la continuité du potentiel électrique entre le fil de contact 16 et le fil de contact 31 de la ligne d'alimentation électrique. Cette solution permet de garantir une absence totale de tension mécanique du fil de contact 16 dans la zone de stationnement.

L'ensemble dissipatif 30 des deuxième et troisième variantes est maintenu en position de la même façon que l'ensemble dissipatif 30 de la première variante. Pour la troisième variante, la longueur de la console 32 sera adaptée pour assurer le décalage parallèle du système de l'invention 15 par rapport au fil de contact existant 31 de la ligne d'alimentation électrique. Pour toutes les variantes décrites précédemment, on prévoit une longueur de système 15 pouvant aller jusqu'à 15 mètres pour un poids linéique d'environ 10 kg/m. De préférence, le système dissipatif de l'invention 15 présente une longueur comprise entre environ 2 et 6 mètres. Mais le système dissipatif de l'invention 10 peut également s'appliquer à des longueurs significativement plus importantes. On peut également prévoir l'installation de plusieurs systèmes dissipatifs 15 consécutivement reliés entre eux par des interfaces adaptées. L'ensemble dissipatif de l'invention s'adapte préférentiellement aux voies électrifiées en courant continu de 1,5 kilovolt mais trouve également application 15 sur les voies électrifiées en courant alternatif de 25 kilovolt. Mais l'ensemble dissipatif de l'invention s'adapte également à d'autres voies électrifiées. On citera à titre d'exemples non limitatifs des voies électrifiées en courant continu de 3 kilovolt et des voies électrifiées en courant alternatif de 15 kilovolt.

20 L'ensemble dissipatif de l'invention permet ainsi d'améliorer la dissipation calorifique du fil de contact au niveau d'une zone de stationnement. Par ailleurs, l'ensemble dissipatif de l'invention permet d'assurer la tenue mécanique du système. En outre, de part la nature en matériau conducteur thermique métallique du 25 système de l'invention, ce dernier contribue à l'amélioration de la section conductrice en électricité pour renforcer ou améliorer les performances des équipements existants.

Claims

REVENDICATIONS1. Système dissipatif de chaleur d'un fil de contact conducteur de caténaire, s caractérisé en ce qu'il s'étend longitudinalement au dessus du fil de contact (16) et en ce qu'il comporte une portion de solidarisation (18) au fil de contact (16) laissant libre la zone de contact (17) du dit fil de contact (16) avec le pantographe d'une locomotrice, et une portion dissipative de chaleur (27), les portions de solidarisation (18) et dissipative de chaleur (27) étant réalisées en un matériau 10 conducteur thermique.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion de solidarisation (18) du dit système comporte deux pattes (19a,19b) destinées à venir en prise dans deux rainures longitudinales (20a,20b) réalisées sur le fil de 15 contact (16).
3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les deux pattes (19a,19b) de la portion de solidarisation (18) présentent un profilé en V qui coïncide avec le profilé des deux rainures longitudinales (20a,20b) du fil de 20 contact (16).
4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie dissipative de chaleur (27) comporte une partie centrale (21) dans le plan longitudinal (P) du système dissipatif (15), de laquelle s'étend au moins 25 deux ailettes (23a,23b ;24a,24b ;25a,25b ;26a,26b) disposées symétriquement par rapport à la partie centrale (21) et s'étendant longitudinalement sur la longueur du dit système (15).
5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte deux 30 ailettes horizontales (23a,23b) symétriques par rapport à la partie centrale (21) et situées à proximité de la portion de solidarisation (18), et six ailettes (24a,24b ;25a,25b ;26a,26b) de plus grande largeur deux à deux symétriques par rapport à la partie centrale (21) et orientées obliquement vers le bas.
6. Système selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la partie centrale (21) comporte une rainure (22) réalisée sur la longueur et dans le plan longitudinal (P) du système dissipatif (15) en s'étendant depuis la portion de solidarisation (18).
7. Système selon les revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'au moins une partie des ailettes (23a,23b ;24a,24b ;25a,25b ;26a,26b) comportent des ajourages latéraux (28).
8. Ensemble dissipatif de chaleur d'un fil de contact conducteur de caténaire, caractérisé en ce qu'il comporte un fil de contact conducteur (16) destiné à être en contact électrique avec le pantographe d'une locomotrice et qui est solidarisé au système dissipatif de chaleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.
9. Portion de caténaire, caractérisée en ce qu'elle comprend une ligne d'alimentation électrique sur laquelle est montée au moins un ensemble dissipatif de chaleur selon la revendication 8.
10. Portion de caténaire selon la revendication 9, caractérisée en ce que le 20 système dissipatif (15) est monté sur le fil de contact (31) de la ligne d'alimentation électrique.
11. Portion de caténaire selon la revendication 9, caractérisée en ce que le fil de contact (16) solidarisé au système dissipatif de chaleur (15) est monté en 25 parallèle du fil de contact (31) de la ligne d'alimentation électrique.
12. Portion de caténaire selon la revendication 11, caractérisée en ce que le fil de contact (16) solidarisé au système dissipatif (15) est relié électriquement et mécaniquement au fil de contact (31) de la ligne d'alimentation électrique. 30
13. Portion de caténaire selon l'une quelconque des revendications 11 et 12, caractérisée en ce que le fil de contact (31) de la ligne d'alimentation électrique est interrompu sur la longueur du système dissipatif (15) en étant solidarisé de part et d'autre du dit système (15).