FR3097814A1 - Architecture de voie pour un véhicule à sustentation magnétique passive et procédé de contrôle du déplacement de ce véhicule sur une telle architecture de voie - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne une architecture de voie (10) pour un véhicule à sustentation magnétique passive, comprenant : une première surface de voie (12) formée en un matériau non magnétique, la première surface de voie étant conformée pour supporter le véhicule lorsque le véhicule se déplace à une vitesse inférieure à une première vitesse prédéterminée, etune deuxième surface de voie (14) formée en un matériau magnétique, la deuxième surface de voie étant conformée pour permettre une sustentation magnétique passive du véhicule sur la voie lorsque le véhicule se déplace à une vitesse supérieure à une deuxième vitesse prédéterminée. Figure pour l'abrégé : Figure 1
Description
L’invention se rapporte au domaine des véhicules à sustentation magnétique passive, et plus précisément à une architecture de voie pour un véhicule à sustentation magnétique passive, et à un procédé de contrôle du déplacement d’un véhicule à sustentation magnétique passive sur une telle architecture de voie.
De façon connue, un système de transport Hyperloop ® est constitué d’un tube d’évacuation, sous basse pression de manière à limiter les frictions de l’air, dans lequel se déplacent des capsules pressurisées transportant des voyageurs et/ou des marchandises. Afin de desservir des stations, le véhicule passant par une phase d’arrêt complet où il est alors posé sur le sol et à vitesse nulle, le véhicule est doté de moyens de liaison au sol et de décélération avant l’entrée dans la station.
Les capsules utilisent des systèmes de roues, également appelés train d’atterrissage, à basses vitesses et des éléments magnétiques, tels que des aimants, ou de l’air comprimé, pour être en lévitation à vitesses élevées, c’est-à-dire au-delà de 100 km/h.
Une architecture du système de capsules Hyperloop ® peut consister en une pluralité, par exemple huit, de systèmes de roues actionnés indépendamment et groupés sur deux chariots indépendants. Actuellement, il peut y avoir deux systèmes de roues équipés de freins électriques ou hydrauliques, et deux systèmes de roues équipés d’un propulseur de roue électrique par charriot.
Chaque système de roues, qui est actionné indépendamment des autres systèmes de roues, est équipé d’un actionneur d’extension et de rétraction capable de gérer la hauteur du véhicule au-dessus de l’interface sol, c’est-à-dire de la piste ou voie. Un tel actionneur, également appelé actionneur de contrôle de la position des roues, ou encore actionneur d’ajustement de la hauteur des roues, peut être hydraulique, pneumatique ou électrique. Un actionneur d’extension et de rétraction, sous la forme d’un amortisseur, est par exemple décrit dans la demande EP-A1-3 395 681.
Une capsule Hyperloop ® est équipée d’une combinaison de freins et de roues motorisées, et peut donc freiner ou décélérer, en utilisant les freins ou les propulseurs de roue, ou accélérer, en utilisant les propulseurs de roue.
Dans d’autres configurations, les capsules Hyperloop ® peuvent consister en une pluralité de roues, par exemple huit roues, avec des freins, ou avec des moteurs.
Dans encore d’autres configurations, les capsules Hyperloop ® peuvent consister en une pluralité de roues, sans freins et/ou sans moteurs, mais avec des actionneurs ayant une fonction d’extension et de rétraction.
Pendant la phase d’accélération de la capsule, les roues équipées de moteurs peuvent fournir un couple jusqu’à la fin de leur rotation. Les roues entrainées peuvent récupérer leur énergie directement du véhicule, ou de la piste, comme pour une architecture de métro, de train ou de tramway par exemple.
Lorsque la sustentation magnétique passive est activée, des aimants permanents fixés au-dessous du véhicule, par exemple à son châssis, ou à une autre localisation, par exemple à 45° par rapport à l’axe vertical du véhicule, permettent de produire un soulèvement du véhicule, i.e. une lévitation du véhicule, cela lorsque celui-ci atteint une certaine vitesse.
Jusqu’à ce que la vitesse de lévitation soit atteinte, qui produit un soulèvement du véhicule, les aimants permanents transmettent une force de traînée au véhicule. Cette force de traînée est régie par deux paramètres : la distance entre la surface placée sous tension et la vitesse à laquelle les aimants permanents se déplacent sur la surface sous tension. Cette forme de sustentation magnétique et les effets du soulèvement et de la traînée avec la vitesse et la distance au-dessus de la piste sont bien connus de l’homme du métier.
Lorsqu’il y a des actionneurs d’ajustement de la hauteur des roues, le système de roues, commandé par un contrôleur, peut augmenter son déplacement entre la surface de la piste sous tension, par exemple en aluminium, et le réseau magnétique passif des véhicules, par exemple un réseau de Halbach. Les actionneurs peuvent fonctionner comme des outils de contrôle de la traînée qui est impartie sur le système du véhicule pendant l’accélération. Un des facteurs principaux qui influence la magnitude de la force de traînée impartie est la distance entre la surface magnétique passive et la piste. Pendant les phases d’accélération, l’actionneur maintient un espace qui est associé avec peu, voire pas de force de traînée. Une fois que le véhicule a atteint une vitesse prédéterminée, à laquelle la force de soulèvement l’emporte sur la force de traînée en termes de magnitude, l’actionneur abaisse le véhicule jusqu’à ce que ce dernier soit dans un état de lévitation.
Généralement, la piste est uniforme sur toute sa longueur, c’est-à-dire que ses propriétés ne varient pas le long de la piste, quels que soient la vitesse du véhicule ou l’état de fonctionnement du véhicule, par exemple en lévitation, en accélération, ou lorsque les roues sont au sol. Autrement dit, la piste est identique, sur toute sa longueur, c’est à dire dans les zones où les roues du véhicule sont sur la piste et dans les zones où le véhicule est en sustentation magnétique.
Dans des conditions normales et d’urgence, la présente invention propose une optimisation des performances des capacités d’accélération et de décélération des systèmes de roues des véhicules.
En particulier, l’invention propose une architecture dans laquelle la piste est non conductrice dans les zones où il est prévu que le véhicule n'ait pas une vitesse significative de décollage.
La présente invention propose également des moyens de support d’un véhicule au sol, c’est-à-dire d’un véhicule qui n’est pas en lévitation, pendant les phases de mission de repos, d’accélération et de décélération, qui nécessitent une dépense d’énergie minimale pour surmonter les forces magnétiques passives transmises par la capsule Hyperloop ®, ou par un train à sustentation magnétique à grande vitesse, connu sous l’acronyme Maglev (de l’anglais « Magnetic levitation »).
À cet effet, l’invention concerne une architecture de voie pour un véhicule à sustentation magnétique passive, comprenant :
- une première surface de voie formée en un matériau non magnétique, la première surface de voie étant conformée pour supporter le véhicule lorsque le véhicule se déplace à une vitesse inférieure à une première vitesse prédéterminée, et
- une deuxième surface de voie formée en un matériau magnétique, de préférence de type paramagnétique, la deuxième surface de voie étant conformée pour permettre une sustentation magnétique passive du véhicule sur la voie lorsque le véhicule se déplace à une vitesse supérieure à une deuxième vitesse prédéterminée.
Ainsi, la première surface de voie est non magnétique, c’est à dire non conductrice, et permet d’assurer que la force de traînée n’impacte ou ne retarde pas l’accélération du véhicule. Comme la première surface de la voie est non conductrice, il n’y a pas de possibilité de sustentation magnétique passive sur cette première surface de voie.
Les différents modes de réalisation de l’invention permettent de garantir que la force de traînée est éliminée à basse vitesse et que la lévitation du véhicule se produit à vitesse élevée.
La deuxième surface de voie est réalisée en matériau conducteur. Par exemple, la deuxième surface de voie peut être réalisée en un matériau paramagnétique tel que l’aluminium.
La première surface de voie peut être réalisée en béton.
Selon un premier mode de réalisation de l’invention, l’architecture de voie peut comprendre une troisième surface de voie agencée entre les première et deuxième surfaces de voie, la troisième surface de voie étant formée en matériau non magnétique et comportant des inserts magnétiques, les inserts magnétiques étant de préférence formés d’un matériau paramagnétique et disposés le long de la troisième surface de voie.
La troisième surface de voie peut être formée en béton. Les inserts magnétiques peuvent être réalisés en un matériau paramagnétique tel que l’aluminium.
L’intervalle de longueur entre deux inserts magnétiques consécutifs de la troisième surface de voie peut varier. Autrement dit, l’espacement le long de la voie entre deux inserts magnétiques consécutifs de la troisième surface de voie peut varier.
L’architecture de voie peut également comprendre :
- une quatrième surface de voie formée en un matériau non magnétique, et
- une cinquième surface de voie agencée entre les deuxième et quatrième surfaces de voie, la cinquième surface de voie étant formée en matériau non magnétique et comportant des inserts magnétiques, les inserts magnétiques étant disposés le long de la cinquième surface de voie.
Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, l’architecture de voie peut comprendre une troisième surface de voie agencée entre les première et deuxième surfaces de voie, la troisième surface de voie étant formée en matériau non magnétique et en matériau magnétique, les matériaux non magnétique et magnétique étant juxtaposés le long de la troisième surface de voie.
Dans ce deuxième mode de réalisation, les matériaux non magnétique et magnétique peuvent être disposés selon un profil non linéaire sur la troisième surface de voie.
Autrement dit, la transition entre les première et deuxième surfaces de voie peut être non linéaire.
En variante, dans ce deuxième mode de réalisation, les matériaux non magnétique et magnétique peuvent être disposés selon un profil linéaire sur la troisième surface de voie.
Autrement dit, la transition entre les première et deuxième surfaces de voie peut être linéaire.
En variante, la transition entre les première et deuxième surfaces de voie peut être soudaine, c’est-à-dire brusque, immédiate.
L’architecture de voie peut également comprendre :
- une quatrième surface de voie formée en un matériau non magnétique, et
- une cinquième surface de voie agencée entre les deuxième et quatrième surfaces de voie, la cinquième surface de voie étant formée en matériau non magnétique et en matériau magnétique, les matériaux non magnétique et magnétique étant juxtaposés le long de la cinquième surface de voie.
En particulier, la quatrième surface de voie est conformée pour supporter le véhicule lorsque le véhicule se déplace à une vitesse inférieure à la première vitesse prédéterminée, et la cinquième surface est conformée pour permettre une sustentation magnétique passive du véhicule sur la voie lorsque le véhicule se déplace à une vitesse supérieure à la deuxième vitesse prédéterminée.
L’invention concerne également un système de transport comportant un véhicule à sustentation magnétique passive et une architecture de voie selon l’invention, le véhicule étant configuré pour se déplacer sur les première et deuxième surfaces de voie.
L’invention concerne également un procédé de contrôle du déplacement d’un véhicule à sustentation magnétique passive sur une architecture de voie selon l’invention, le véhicule comportant une pluralité de systèmes de roues actionnables indépendamment les uns des autres, le procédé comprenant les étapes consistant en :
- un déplacement du véhicule sur la première surface de voie à une vitesse inférieure à la première vitesse prédéterminée, les systèmes de roues du véhicule étant supportés par la première surface de voie,
- un déplacement du véhicule sur la deuxième surface de voie à une vitesse supérieure à la deuxième vitesse prédéterminée, le véhicule étant dans un état de sustentation magnétique passive sur la deuxième surface de voie.
Le procédé comprend également une étape consistant en une accélération du véhicule d’une vitesse inférieure à la première vitesse prédéterminée à une vitesse supérieure à une deuxième vitesse prédéterminée lorsque le véhicule se déplace sur la troisième surface de voie.
Le procédé comprend également une étape consistant en une décélération du véhicule d’une vitesse supérieure à une deuxième vitesse prédéterminée à une vitesse inférieure à la première vitesse prédéterminée lorsque le véhicule se déplace sur la troisième surface de voie.
Le véhicule peut également comporter des actionneurs d’extension et de rétraction configurés pour régler la distance entre le véhicule et l’architecture de voie.
Dans ce cas, le procédé peut comprendre les étapes consistant en :
- au cours d’un déplacement du véhicule sur la première surface de voie, un maintien de la distance entre le véhicule et la première surface de voie ;
- au cours d’un déplacement du véhicule sur la deuxième surface de voie, un ajustement de la distance entre le véhicule et la deuxième surface de voie ; et
- au cours d’un déplacement du véhicule sur la troisième surface de voie, un maintien de la distance entre le véhicule et la troisième surface de voie.
En variante, le procédé comprend l’étape consistant en un maintien de la distance entre le véhicule et les première, deuxième et troisième surfaces de voie.
Le procédé selon l’invention permet avantageusement d’améliorer la performance des fonctions d’accélération et de décélération pour un véhicule, telle qu’une capsule Hyperloop ®, équipé d’une pluralité de systèmes de roues actionnables indépendamment les uns des autres.
Le procédé et l’architecture de voie selon l’invention permettent de réduire la force de ralentissement passive exercée par la voie sur le véhicule.
En outre, le procédé et l’architecture de voie selon l’invention permettent de réduire la complexité de la conception des systèmes de roues du véhicule, en éliminant la nécessité d'un réglage en hauteur.
Ainsi, le procédé et l’architecture de voie selon l’invention permettent de réduire et de contrôler les forces de portance et de traînée exercées sur le véhicule pendant son fonctionnement.
La présente invention sera mieux comprise et d’autres détails, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d’un exemple non limitatif qui suit, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
Les éléments ayant les mêmes fonctions dans les différentes mises en œuvre ont les mêmes références dans les figures.
La figure 1 représente une architecture de voie 10 pour un véhicule qui utilise un système de sustentation magnétique passive.
Le véhicule comporte une pluralité de systèmes de roues actionnables indépendamment les uns des autres.
L’architecture de voie 10 comporte une première surface de voie 12 formée en un matériau non magnétique. Par exemple, comme représenté sur la figure 1, la première surface de voie 12 peut comporter des inserts non magnétiques 22. En particulier, la première surface de voie 12 comporte uniquement des inserts non magnétiques 22. La première surface de voie 12 est conformée pour supporter le véhicule, et plus précisément les systèmes de roues du véhicule, lorsque le véhicule se déplace à basse vitesse. Ainsi, la première surface de voie 12 est une surface de roulement des systèmes de roues du véhicule à basse vitesse.
L’architecture de voie 10 comporte une deuxième surface de voie 14 formée en un matériau magnétique. Par exemple, comme représenté sur la figure 1, la deuxième surface de voie 14 peut comporter des inserts magnétiques 24, de préférence de type paramagnétique. Un matériau paramagnétique est un matériau qui s’aimante dans le sens du champ magnétisant et dont l’aimantation cesse lorsque ce champ est supprimé. En particulier, la deuxième surface de voie 14 comporte uniquement des inserts magnétiques 24. La deuxième surface de voie 14 est conformée pour permettre une sustentation magnétique passive du véhicule sur la voie lorsque ce dernier se déplace à vitesse élevée. Ainsi, la deuxième surface de voie 14 permet une lévitation du véhicule, à vitesse élevée, en l’absence d’utilisation des systèmes de roues du véhicule.
Selon un premier mode de réalisation représenté en figure 1, l’architecture de voie 10 peut également comprendre une troisième surface de voie 16a agencée entre la première surface de voie 12 et la deuxième surface de voie 14. La troisième surface de voie 16a est formée en matériau non magnétique, et comporte des inserts magnétiques. Plus précisément, la troisième surface de voie 16a peut comporter à la fois des inserts non magnétiques 22 et des inserts magnétiques 24. Les inserts non magnétiques 22 et magnétiques 24 peuvent être alternés, de façon régulière ou non. En particulier, la troisième surface de voie 16a peut comporter une alternance d’une ou de plusieurs inserts non magnétiques 22 et d’un ou de plusieurs inserts magnétiques 24. Les inserts magnétiques 24 sont de préférences formés d’un matériau paramagnétique.
La distance le long de la troisième surface de voie 16a entre deux inserts magnétiques 24 consécutifs de la troisième surface de voie 16a peut varier. Autrement dit, il y a une variation de la distance entre deux inserts magnétiques 24 consécutifs le long de la troisième surface de voie 16a. Par exemple, sur la figure 1, l’espacement le long de la troisième surface de voie 16a entre les inserts magnétiques 24a, 24b est supérieur à l’espacement le long de la troisième surface de voie 16a entre les inserts magnétiques 24c et 24d. En particulier, comme représenté sur la figure 1, les inserts magnétiques 24a, 24b sont positionnés à proximité de la première surface de voie 12, tandis que les inserts magnétiques 24c, 24d sont agencés proche de la deuxième surface de voie 14. Sur la figure 1, les inserts magnétiques 24a, 24b sont autant éloignés l’un de l’autre le long de la troisième surface de voie 16a que ne le sont les inserts magnétiques 24b, 24c ou 24d, 24e. L’intervalle de longueur entre les inserts magnétiques 24c, 24d le long de la troisième surface de voie 16a est égal à l’intervalle de longueur entre les inserts magnétiques 24e, 24f le long de la troisième surface de voie 16a. Ainsi, la longueur de voie entre deux inserts magnétiques 24 consécutifs peut diminuer, augmenter, ou être constante sur une partie de la longueur de la troisième surface de voie 16a.
De façon analogue, les inserts non magnétiques 22a, 22b sont moins éloignés le long de la troisième surface de voie 16a que ne sont éloignés les inserts non magnétiques 22c et 22d. Autrement dit, la distance le long de la troisième surface de voie 16a entre les inserts non magnétiques 22a, 22b est inférieure à la distance le long de la troisième surface de voie 16a entre les inserts non magnétiques 22c, 22d. En particulier, comme représenté sur la figure 1, les inserts non magnétiques 22a, 22b sont positionnés proche de la première surface de voie 12, tandis que les inserts non magnétiques 22c, 22d sont agencés à proximité de la deuxième surface de voie 14. Ainsi, l’intervalle de longueur entre les inserts non magnétiques 22 de la troisième surface de voie 16a peut augmenter le long de la troisième surface de voie 16a. Bien que non représenté, l’intervalle de longueur entre les inserts non magnétiques 22 de la troisième surface de voie 16a peut diminuer ou être constant sur une partie de la longueur de la troisième surface de voie 16a.
Ainsi, la proportion de matériau magnétique, et donc des inserts magnétiques 24, dans la troisième surface de voie 16a peut être supérieure à la proportion de matériau non magnétique à proximité de la deuxième surface de voie 14, par rapport à proximité de la première surface de voie 12. Autrement dit, il y a plus de matériau magnétique dans la troisième surface de voie 16a au voisinage de la deuxième surface de voie 14 qu’au voisinage de la première surface de voie 12. La quantité de matériau magnétique augmente le long de la troisième surface de voie 16a, en partant de la première surface de voie 12 jusqu’à la deuxième surface de voie 14.
Pour former la troisième surface de voie 16a, des inserts magnétiques 24 peuvent, par exemple, avoir été retirés d’une surface de voie formée en un matériau magnétique et comportant uniquement des inserts magnétiques. Ceci permet d’éviter la force de trainée. Des inserts non magnétiques peuvent être disposés sur la troisième surface de voie 16a, à la place des inserts magnétiques qui ont été retirés.
Les figures 2a, 2b, 2c, 2d et 2e représentent différentes configurations de l’architecture de voie 10 selon un deuxième mode de réalisation de l’invention.
L’architecture de voie 10 comporte une première surface de voie 12 formée en un matériau non magnétique, par exemple en béton. Dans ce deuxième mode de réalisation, la première surface de voie 12 ne comporte pas d’inserts non magnétiques, mais est directement formée en matériau non magnétique. Comme dans le premier mode de réalisation, la première surface de voie 12 est conformée pour supporter les systèmes de roues du véhicule lorsque le véhicule se déplace à basse vitesse.
L’architecture de voie 10 comporte une deuxième surface de voie 14 formée en un matériau magnétique, de préférence de type paramagnétique, par exemple en aluminium. Dans ce deuxième mode de réalisation, la deuxième surface de voie 14 ne comporte pas d’inserts magnétiques, mais est directement formée en matériau magnétique. Comme dans le premier mode de réalisation, la deuxième surface de voie 14 est conformée pour permettre une sustentation magnétique passive du véhicule sur la voie lorsque ce dernier se déplace à vitesse élevée.
Selon ce deuxième mode de réalisation, l’architecture de voie 10 comprend une troisième surface de voie 16b agencée entre la première surface de voie 12 et la deuxième surface de voie 14. La troisième surface de voie 16b est formée à la fois en matériau non magnétique 18 et en matériau magnétique 20. Le matériau magnétique 20 est de préférence de type paramagnétique. En particulier, les matériaux non magnétique 18 et magnétique 20 sont juxtaposés le long de la troisième surface de voie 16b. Autrement dit, les matériaux non magnétique 18 et magnétique 20 sont disposés l’un à côté de l’autre, ou l’un sur l’autre, le long de la troisième surface de voie 16b.
Autrement dit, l’architecture de voie est formée d’un matériau non magnétique 18 au niveau de la première surface de voie, puis à la fois d’un matériau non magnétique 18 et d’un matériau magnétique 20 au niveau de la troisième surface de voie, dite surface de transition, puis d’un matériau magnétique 20 au niveau de la deuxième surface de voie. L’architecture de voie 10 peut ainsi avoir la forme d’une plaque solide en matériau métallique, avec des portions de matériau non magnétique.
La proportion de matériau magnétique 20 dans la troisième surface de voie 16b peut être supérieure à la proportion de matériau non magnétique 18 à proximité de la deuxième surface de voie 14 par rapport à proximité de la première surface de voie 12. Autrement dit, il y a plus de matériau magnétique dans la troisième surface de voie 16b au voisinage de la deuxième surface de voie 14 qu’au voisinage de la première surface de voie 12. La quantité de matériau magnétique 20 augmente le long de la troisième surface de voie 16b, en partant de la première surface de voie 12 jusqu’à la deuxième surface de voie 14.
En particulier, il n’y a pas de matériau magnétique dans la première surface de voie 12 sur laquelle le véhicule circule à basse vitesse, sans possibilités d’être en lévitation, et sur laquelle la force de traînée est à éviter.
Sur la figure 2a, les matériaux non magnétique 18 et magnétique 20, sont agencés selon un profil non linéaire sur la troisième surface de voie 16b. En effet, sur la figure 2a, la séparation entre le matériau magnétique 18 et le matériau non magnétique 20 est courbe, et donc non linéaire. Autrement dit, la transition entre la première surface de voie et la deuxième surface de voie est non linéaire.
Dans cette configuration, le véhicule accélère, de gauche à droite, le long d’une voie ayant une première surface de voie en matériau non magnétique 18, qui change graduellement en une deuxième surface de voie en matériau magnétique 20. Ceci permet d’optimiser la puissance requise pour l’accélération et de lisser la transition entre les phases roulées du véhicule (à basse vitesse) et les phases de lévitation du véhicule (à vitesse élevée).
La figure 2a peut représenter à la fois une vue de dessus et une vue de côté de la troisième surface de voie 16b.
Dans le cas où la figure 2a représente une vue de dessus de la troisième surface de voie 16b, le matériau non magnétique 18 est disposé de façon non linéaire le long de la troisième surface de voie 16b, à côté du matériau magnétique 20. Ainsi, les matériaux magnétique 20 et non magnétique 18 sont disposés l’un à côté de l’autre le long de la troisième surface de voie 16b.
Sur cette figure, la direction longitudinale correspond à la longueur de la voie ; et la direction verticale correspond à la largeur de la voie. A une première extrémité qui est destinée à être agencée à proximité de la première voie, la troisième surface de voie 16b comporte du matériau magnétique 20 uniquement sur une partie de la largeur de la voie, et à une deuxième extrémité qui est destinée à être agencée au voisinage de la deuxième voie, la troisième surface de voie 16b comporte du matériau magnétique 20 sur toute la largeur de la voie. Entre les première et deuxième extrémités de la troisième surface de voie 16b, c’est-à-dire le long de la troisième surface de voie 16b entre les première et deuxième surfaces de voie, la proportion de matériau magnétique 20 augmente sur la largeur de la troisième surface de voie 16b par rapport à la proportion de matériau non magnétique 18. De même, le long de la troisième surface de voie 16b, la proportion de matériau non magnétique 18 diminue sur la largeur de la troisième surface de voie 16b par rapport à la proportion de matériau magnétique 20.
Dans le cas où la figure 2a représente une vue de côté de la troisième surface de voie 16b, le matériau non magnétique 18 est disposé de façon non linéaire le long de la troisième surface de voie 16b, au-dessus du matériau magnétique 20. Ainsi, les matériaux magnétique 20 et non magnétique 18 sont disposés l’un sur l’autre le long de la troisième surface de voie 16b.
Sur cette figure, la direction longitudinale correspond à la longueur de la voie ; et la direction verticale correspond à l’épaisseur de la voie. A une première extrémité qui est destinée à être agencée au voisinage de la première voie, la troisième surface de voie 16b comporte du matériau magnétique 20 uniquement sur une partie de l’épaisseur de la voie, et à une deuxième extrémité qui est destinée à être agencée à proximité de la deuxième voie, la troisième surface de voie 16b comporte du matériau magnétique 20 sur toute l’épaisseur de la voie. Le long de la troisième surface de voie 16b, la proportion de matériau magnétique 20 augmente sur l’épaisseur de la troisième surface de voie 16b par rapport à la proportion de matériau non magnétique 18. De même, le long de la troisième surface de voie 16b, la proportion de matériau non magnétique 18 diminue sur l’épaisseur de la troisième surface de voie 16b par rapport à la proportion de matériau magnétique 20.
Sur la figure 2b, les matériaux magnétique 20 et non magnétique 18, sont agencés selon un profil non linéaire sur la troisième surface de voie 16b. En effet, sur la figure 2b, la séparation entre le matériau magnétique 18 et le matériau non magnétique 20 est une droite, et donc linéaire. Autrement dit, la transition entre les première et deuxième surfaces de voie est linéaire.
La figure 2b représente une vue de dessus ou une vue de côté de la troisième surface de voie 16b.
Dans le cas où la figure 2b représente une vue de dessus de la troisième surface de voie 16b, le matériau non magnétique 18 est disposé à côté du matériau magnétique 20 de façon linéaire le long de la troisième surface de voie 16b.
Dans le cas où la figure 2b représente une vue de côté de la troisième surface de voie 16b, le matériau non magnétique 18 est disposé au-dessus du matériau magnétique 20 de façon linéaire le long de la troisième surface de voie 16b.
Sur la figure 2c, la transition entre la première surface de voie et la deuxième surface de voie est soudaine, c’est-à-dire brusque, immédiate. En effet, sur la figure 2c, la séparation entre le matériau magnétique 18 et le matériau non magnétique 20 est abrupte. Cette transition entre les première et deuxième surfaces de voie est avantageusement plus facile à réaliser que les configurations des modes de réalisation des figures 2a et 2b.
Dans cette configuration, des degrés d’oscillations verticales peuvent être induits dans les systèmes de roues du véhicule, lorsque ce dernier se déplace d’une portion non magnétique (i.e. de la première surface de voie) à une portion magnétique (i.e. à la deuxième surface de voie). Afin de compenser ceci, le véhicule peut comporter un amortisseur et/ou un train d’atterrissage équipé d’une roue pneumatique.
Sur les figures 2d et 2e qui représentent respectivement une vue de dessus et une vue de côté d’une variante de l’architecture de voie 10 de la figure 2a, les matériaux non magnétique 18 et magnétique 20, sont agencés selon un profil non linéaire sur la troisième surface de voie 16b.
Comme représenté sur la figure 2d, la troisième surface de voie 16b comporte un matériau non magnétique 18 et un matériau magnétique 20 qui sont juxtaposés le long de la troisième surface de voie 16b.
Sur la figure 2e, le matériau non magnétique 18 de la troisième surface de voie 16b n’est pas représenté, car non visible.
Dans les modes de réalisation des figures 1 et 2, la longueur des première, deuxième et troisièmes surface de voie 12, 14, 16a, 16b dépend de la longueur de l’architecture de voie souhaitée, c’est-à-dire de la longueur du déplacement du véhicule sur l’architecture de voie souhaitée.
Dans l’architecture de voie 10 de la figure 1, des inserts magnétiques 24 peuvent être remplacés par des inserts non magnétiques 22, et inversement. Ceci permet avantageusement d’adapter l’architecture de voie au véhicule qui circule sur cette architecture de voie.
Le nombre d’inserts magnétiques 24 par unité de longueur de l’architecture de voie 10 peut augmenter graduellement dans la troisième surface de voie 16a, c’est-à-dire dans la zone de transition entre la première surface de voie 12 non magnétique et la deuxième surface de voie 14 magnétique, de manière à avoir une transition lisse, c’est-à-dire douce, non brusque, entre la basse vitesse et la vitesse élevée du véhicule, et une faible force de traînée.
De même, la portion de matériau magnétique 20 peut augmenter graduellement le long de la troisième surface de voie 16b, c’est-à-dire dans la zone de transition entre la première surface de voie 12 non magnétique et la deuxième surface de voie 14 magnétique, de manière à avoir une transition lisse entre la basse vitesse et la vitesse élevée du véhicule, et une faible force de traînée.
L’architecture de voie 10 selon le premier ou le deuxième mode de réalisation peut également comprendre une quatrième surface de voie formée en un matériau non magnétique. La quatrième surface de voie est conformée pour supporter le véhicule, et plus précisément les systèmes de roues du véhicule, lorsque le véhicule se déplace à basse vitesse.
L’architecture de voie 10 selon le premier ou le deuxième mode de réalisation peut également comprendre une cinquième surface de voie agencée entre la deuxième surface de voie 14 et la quatrième surface de voie.
Selon le premier mode de réalisation, la cinquième surface de voie est formée en matériau non magnétique, et comporte des inserts magnétiques. Plus précisément, la cinquième surface de voie comporte à la fois des inserts non magnétiques et des inserts magnétiques. Les inserts non magnétiques et magnétiques peuvent être alternés, de façon régulière ou non. En particulier, la cinquième surface de voie peut comporter une alternance d’une ou de plusieurs inserts non magnétiques et d’un ou de plusieurs inserts magnétiques. La distance entre deux inserts magnétiques consécutifs de la cinquième surface de voie peut varier.
Selon le deuxième mode de réalisation, la cinquième surface de voie est formée à la fois en matériau non magnétique et en matériau magnétique. En particulier, les matériaux non magnétique et magnétique sont juxtaposés le long de la cinquième surface de voie. Autrement dit, les matériaux non magnétique et magnétique sont disposés l’un à côté de l’autre, ou l’un sur l’autre, le long de la cinquième surface de voie.
Les première, deuxième, troisième, quatrième et cinquième surfaces de voie peuvent représenter une portion de voie de l’architecture de voie entre deux stations desquelles le véhicule part et s’arrête.
Les figures 3 et 4 représentent un exemple d’une configuration d’une architecture de voie 10 selon l’invention.
Sur la figure 3, la vitesse du véhicule (notée v) le long des première, deuxième, troisième, quatrième et cinquième surfaces de voie 12, 14, 16a, 16b, 26, 28a, 28b en fonction du temps (noté t) est représentée.
Sur la figure 4, le pourcentage de matériau magnétique composant la voie (notée M), et plus précisément les première, deuxième, troisième, quatrième et cinquième surfaces de voie 12, 14, 16a, 16b, 26, 28a, 28b, en fonction du temps (noté t) est représenté.
Sur les figures 3 et 4, la première surface de voie 12 comporte 0% de matériau magnétique, et la vitesse du véhicule est basse, c’est-à-dire inférieure à la première vitesse prédéterminée v1. De même, la cinquième surface de voie 26 comporte 0% de matériau magnétique, et la vitesse du véhicule est basse, c’est-à-dire inférieure à la première vitesse prédéterminée v1. Sur ces première et cinquième surfaces de voie 12, 26, la force de traînée est élevée. Ces première et cinquième surfaces de voie 12, 26 correspondent à une station ou à zone d’accélération.
La deuxième surface de voie 14 comporte 100% de matériau magnétique, et la vitesse du véhicule est élevée, c’est-à-dire supérieure à la deuxième vitesse prédéterminée v2.
La troisième surface de voie 16a, 16b comporte entre 0% et 100% de matériau magnétique. Le véhicule accélère sur cette troisième surface de voie 16a, 16b. La vitesse du véhicule passe d’une vitesse inférieure ou égale à la première vitesse prédéterminée v1 à une vitesse supérieure ou égale à deuxième vitesse prédéterminée v2.
La quatrième surface de voie 28a, 28b entre 0% et 100% de matériau magnétique. Le véhicule décélère sur cette quatrième surface de voie 28a, 28b. La vitesse du véhicule passe d’une vitesse supérieure ou égale à deuxième vitesse prédéterminée v2 à une vitesse inférieure ou égale à la première vitesse prédéterminée v1.
Sur la troisième surface de voie 16a, 16b, la vitesse du véhicule augmente jusqu’à ce que le véhicule atteigne une vitesse vt pour laquelle la force de traînée est suffisamment réduite ou pour laquelle le décollage est jugé nécessaire, par exemple à cause de limitations des structures des roues des systèmes de roues du véhicule, de limitations des pneumatiques de ces roues, ou de résistance au roulement.
A l'endroit où cette vitesse vt est atteinte, le pourcentage de matériau magnétique formant la voie augmente.
Une fois que le véhicule est sur la deuxième surface de voie 14, c’est-à-dire sur une partie de la voie qui contient uniquement un matériau magnétique, le véhicule, qui a atteint une certaine vitesse, commence à léviter.
Avec une architecture de voie selon l’invention, le début de la force de traînée magnétique, qui est généralement à son maximum à basse vitesse, peut être retardé et ses effets réduits, ce qui permet de réduire également les pertes et les besoins en propulsion.
L’invention concerne également un procédé de contrôle du déplacement d’un véhicule à sustentation magnétique passive sur une architecture de voie 10 telle que décrite précédemment.
Le procédé comprend une étape de déplacement du véhicule sur la première surface de voie 12 à une vitesse inférieure à la première vitesse prédéterminée v1, c’est-à-dire à basse vitesse. Au cours de cette étape, les systèmes de roues du véhicule sont supportés par la première surface de voie 12.
Le procédé comprend une étape de déplacement du véhicule sur la deuxième surface de voie 14 à une vitesse supérieure à la deuxième vitesse prédéterminée v2, c’est-à-dire à vitesse élevée. Au cours de cette étape, le véhicule est dans un état de sustentation magnétique passive sur la deuxième surface de voie 14.
En particulier, le procédé peut comprendre une étape d’accélération du véhicule d’une vitesse inférieure ou égale à la première vitesse prédéterminée v1 à une vitesse supérieure ou égale à la deuxième vitesse prédéterminée v2 lorsque le véhicule se déplace sur la troisième surface de voie 16a, 16b.
Le procédé peut comprendre une étape de décélération du véhicule d’une vitesse supérieure ou égale à la deuxième vitesse prédéterminée v2 à une vitesse inférieure ou égale à la première vitesse prédéterminée v1 lorsque le véhicule se déplace sur la cinquième surface de voie 28a, 28b.
Le procédé peut comprendre une étape de déplacement du véhicule sur la quatrième surface de voie 26 à une vitesse inférieure à la première vitesse prédéterminée v1, c’est-à-dire à basse vitesse. Au cours de cette étape, les systèmes de roues du véhicule sont supportés par la quatrième surface de voie 26.
Le véhicule peut comporter des actionneurs d’extension et de rétraction configurés pour régler la distance entre le véhicule et l’architecture de voie 10.
Le procédé peut comprendre, au cours d’un déplacement du véhicule sur la première surface de voie 12, une sous-étape de maintien de la distance entre le véhicule et la première surface de voie 12.
Le procédé peut comprendre, au cours d’un déplacement du véhicule sur la deuxième surface de voie 14, une sous-étape d’ajustement de la distance entre le véhicule et la deuxième surface de voie 14.
Le procédé peut comprendre, au cours d’un déplacement du véhicule sur la troisième surface de voie 16a, 16b, une sous-étape de maintien de la distance entre le véhicule et la troisième surface de voie 16a, 16b.
Le procédé peut comprendre, au cours d’un déplacement du véhicule sur la quatrième surface de voie 26, une sous-étape de maintien de la distance entre le véhicule et la quatrième surface de voie 26.
Le procédé peut comprendre, au cours d’un déplacement du véhicule sur la cinquième surface de voie 28a, 28b, une sous-étape de maintien de la distance entre le véhicule et la cinquième surface de voie 28a, 28b.
En variante, la distance entre le véhicule et l’architecture de voie 10 peut être fixe.
Le procédé peut comprendre une étape de maintien de la distance entre le véhicule et les première, deuxième, troisième, quatrième et cinquième surfaces de voie 12, 14, 16a, 16b, 26, 28a, 28b.
Ceci permet avantageusement de supprimer la nécessité d’avoir un véhicule comprenant des actionneurs d’extension et de rétraction configurés pour régler la distance entre le véhicule et l’architecture de voie.
Claims (10)
- Architecture de voie (10) pour un véhicule à sustentation magnétique passive, comprenant :
- une première surface de voie (12) formée en un matériau non magnétique, la première surface de voie (12) étant conformée pour supporter le véhicule lorsque le véhicule se déplace à une vitesse inférieure à une première vitesse prédéterminée (v1), et
- une deuxième surface de voie (14) formée en un matériau magnétique, de préférence en un matériau paramagnétique, la deuxième surface de voie (14) étant conformée pour permettre une sustentation magnétique passive du véhicule sur la voie lorsque le véhicule se déplace à une vitesse supérieure à une deuxième vitesse prédéterminée (v2).
- Architecture de voie (10) selon la revendication 1, comprenant une troisième surface de voie (16a) agencée entre les première et deuxième surfaces de voie (12, 14), la troisième surface de voie (16a) étant formée en matériau non magnétique et comportant des inserts magnétiques (24 ; 24a, 24b, 24c, 24d), les inserts magnétiques (24 ; 24a, 24b, 24c, 24d) étant de préférence formés d’un matériau paramagnétique et disposés le long de la troisième surface de voie (16a).
- Architecture de voie (10) selon la revendication 2, dans laquelle l’intervalle de longueur entre deux inserts magnétiques (24 ; 24a, 24b, 24c, 24d) consécutifs de la troisième surface de voie (16) varie.
- Architecture de voie (10) selon la revendication 1, comprenant une troisième surface de voie (16b) agencée entre les première et deuxième surfaces de voie (12, 14), la troisième surface de voie (16b) étant formée en matériau non magnétique (18) et en matériau magnétique (20), les matériaux non magnétique (18) et magnétique (20) étant juxtaposés le long de la troisième surface de voie (16b), le matériau magnétique (20 étant de préférence de type paramagnétique.
- Architecture de voie (10) selon la revendication 4, dans laquelle les matériaux non magnétique (18) et magnétique (20) sont disposés selon un profil non linéaire sur la troisième surface de voie (16).
- Architecture de voie (10) selon la revendication 4, dans laquelle les matériaux non magnétique (18) et magnétique (20) sont disposés selon un profil linéaire sur la troisième surface de voie (16).
- Procédé de contrôle du déplacement d’un véhicule à sustentation magnétique passive sur une architecture de voie (10) selon l’une des revendications 1 à 6, le véhicule comportant une pluralité de systèmes de roues actionnables indépendamment les uns des autres, le procédé comprenant les étapes consistant en :
- un déplacement du véhicule sur la première surface de voie (12) à une vitesse inférieure à la première vitesse prédéterminée (v1), les systèmes de roues du véhicule étant supportés par la première surface de voie (12),
- un déplacement du véhicule sur la deuxième surface de voie (14) à une vitesse supérieure à la deuxième vitesse prédéterminée (v2), le véhicule étant dans un état de sustentation magnétique passive sur la deuxième surface de voie (14).
- Procédé selon la revendication 7, comprenant les étapes consistant en :
- une accélération du véhicule d’une vitesse inférieure à la première vitesse prédéterminée (v1) à une vitesse supérieure à une deuxième vitesse prédéterminée (v2) lorsque le véhicule se déplace sur la troisième surface de voie (16a, 16b) ; ou
- une décélération du véhicule d’une vitesse supérieure à une deuxième vitesse prédéterminée (v2) à une vitesse inférieure à la première vitesse prédéterminée (v1) lorsque le véhicule se déplace sur la troisième surface de voie (16a, 16b).
- Procédé selon la revendication 8, dans lequel le véhicule comporte également des actionneurs d’extension et de rétraction configurés pour régler la distance entre le véhicule et l’architecture de voie (10), le procédé comprenant les étapes consistant en :
- au cours d’un déplacement du véhicule sur la première surface de voie (12), un maintien de la distance entre le véhicule et la première surface de voie (12) ;
- au cours d’un déplacement du véhicule sur la deuxième surface de voie (14), un ajustement de la distance entre le véhicule et la deuxième surface de voie (14) ; et
- au cours d’un déplacement du véhicule sur la troisième surface de voie (16a, 16b), un maintien de la distance entre le véhicule et la troisième surface de voie (16a, 16b).
- Procédé selon la revendication 8, comprenant l’étape consistant en un maintien de la distance entre le véhicule et les première, deuxième et troisième surfaces de voie (12, 14, 16a, 16b).
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Applications Claiming Priority (2)
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| FR1907040A FR3097814B1 (fr) | 2019-06-27 | 2019-06-27 | Architecture de voie pour un véhicule à sustentation magnétique passive et procédé de contrôle du déplacement de ce véhicule sur une telle architecture de voie |
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| FR3097814B1 FR3097814B1 (fr) | 2022-01-28 |
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2019
- 2019-06-27 FR FR1907040A patent/FR3097814B1/fr active Active
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