FR3104119A1 - Systeme de transport collectif - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne le domaine du transport collectif en site propre. Elle propose une solution par rapport à l’art antérieur qui utilise une infrastructure complexe et onéreuse, et des systèmes de commande élaborés pour commander à distance les aiguillages des voies en fonction de la position des véhicules sur la voie ferrée et de la connaissance de leurs destinations. La présente invention expose un système de transport collectif en site propre, à l’aide de véhicules autonomes circulant sur des rails formés par des barres d’acier profilée. Deux files parallèles de rails mis bout à bout forment une voie ferrée. Ils reposent alors généralement sur des traverses pour conserver un écartement constant. Figure 1
Description
Domaine de l’invention
La présente invention concerne le domaine du transport collectif en site propre, à l’aide de véhicules autonomes circulant sur des rails formés par des barres d’acier profilée. Deux files parallèles de rails mis bout à bout forment une voie ferrée. Ils reposent alors généralement sur des traverses pour conserver un écartement constant.
Le profil de roulement des roues des véhicules ferroviaire est généralement de forme conique avec un raccord concave vers le boudin. Cette forme de la roue permet à l'essieu ferroviaire monobloc, par la différence des rayons de roulement droite-gauche, intérieur-extérieur, de s'auto-centrer dans la voie lorsqu'il se déporte latéralement, sans l'action d'organes extérieurs. Cet asservissement mécanique lui permet de prendre les courbes larges sans user son boudin.
Les rails servent à la fois de guide et de support de roulement pour les véhicules ferroviaires comme le train et le tramway. Étant conducteurs électriques, ils peuvent aussi être utilisés pour la transmission de signaux (circuits de voie) et pour le retour des courants de traction et des auxiliaires du train (ligne train pour le chauffage et la climatisation sur les rames tractées).
Lorsque la voie ferrée présente une bifurcation, la sélection de la voie est réalisée par un aiguillage. Le principe de l'aiguillage repose sur la forme des roues des trains : c'est le boudin sur leur partie intérieure qui assure le guidage dans les appareils de voie. Un aiguillage est composé d'une partie mobile (les lames d'aiguilles) et d'une partie fixe (contre-aiguille). La partie où se croisent les voies est appelée le cœur. Pour une aiguille simple sur une voie simple, il y a deux lames d'aiguilles et un cœur.
L’invention concerne plus particulièrement un mode de transport principalement urbain en site propre pour la circulation de véhicules individuels avec une motorisation préférentiellement électrique.
Etat de la technique
On connait dans l’état de la technique le brevet coréen KR101971507B1 concerne un dispositif de conduite autonome sur rail et son procédé de commande. Le dispositif d'entraînement autonome sur un rail selon des modes de réalisation de la présente invention comprend: un corps d'entraînement; une pluralité de roues disposées à une extrémité inférieure du corps d'entraînement et entraînant le long d'une paire de rails; un capteur installé à une extrémité inférieure du corps d'entraînement, se déplaçant avec la pluralité de roues pendant que la pluralité de roues est en train de conduire, et mesurant une distance pour chacun de la paire de rails; au moins une unité d'entraînement connectée à l’une des roues et fournissant une force d'entraînement pour entraîner la pluralité de roues; et une unité de commande connectée à un capteur et à l’une unité d'entraînement et contrôlant l'entraînement de l’une unité d'entraînement après avoir déterminé l'état d'entraînement du corps d'entraînement en fonction de la valeur mesurée par le capteur.
Le brevet américain US8408142 décrit un autre exemple de véhicule du type à rail de guidage, une roue de guidage comprend une roue de guidage principale qui roule en contact avec un rail de guidage principal et une roue de guidage de branche qui roule en contact avec un rail de guidage de branche, un cadre de guidage comprend un bras de guidage qui s'étend dans direction de la largeur du véhicule et une liaison de guidage, le bras de guidage et la liaison de guidage sont reliés de manière rotative par un premier arbre rotatif, la liaison de guidage comprend un second arbre rotatif dans lequel la roue de guidage principale et la roue de guidage de branche sont montées de manière rotative Aux deux extrémités, un mécanisme tampon est prévu entre le bras de guidage et la liaison de guidage et, lorsque la liaison de guidage tourne autour du premier arbre de rotation avec la roue de guidage en contact avec le rail de guidage, le mécanisme de protection supprime la rotation de la liaison de guidage.
La demande de brevet européen EP1870307 décrit un système de transport de personnes pour passagers et marchandises, qui comprend: un wagon à tubes comprenant un wagon à tubes fermés auto-alimenté transportant des passagers ou des marchandises de porte à porte; et un réseau de tubes comprenant une pluralité de tubes, ledit réseau de tubes étant associé aux blocs ou bâtiments existants, chaque tube du réseau de tubes étant pourvu d'un rail supérieur et / ou d'un rail inférieur de support et / ou de guidage du wagon transportant des passagers ou des marchandises.
Le brevet européen EP0942345B1 décrit un système de guidage pour guider un véhicule guidé automatisé comprenant :
- une pluralité de segments de rail non-contigus
- un mécanisme de direction pour guider le véhicule guidé automatisé (40) le long desdits segments de rail; et,
- un boîtier électronique de commande pour guider ledit véhicule guidé automatisé entre lesdits segments de rail, ledit boîtier électronique de commande dirigeant le véhicule guidé automatisé d'un segment de rail vers l'un des autres segments de rail.
Inconvénients de l’art antérieur
Les solutions de l’art antérieur nécessitent une infrastructure complexe et onéreuse, et des systèmes de commande élaborés pour commander à distance les aiguillages des voies en fonction de la position des véhicules sur la voie ferrée et de la connaissance de leurs destinations.
Solution apportée par l’invention
Afin de répondre à ces inconvénients, la présente invention concerne selon son acception la plus générale un système de transport collectif comportant un ensemble de voies ferrées avec des bifurcations et une pluralité de véhicules motorisés comportant un châssis muni de roues adaptées à la circulation sur lesdites voies ferrées caractérisé en ce que lesdites voies ferrées sont constitués par une paire de rails en forme de cornière présentant chacun une aile horizontale orienté vers le rail opposé et une aile verticale, le châssis comportant au moins deux paires de roues présentant des bandes de roulement apte à rouler sur lesdites ailes horizontales, et au moins une paire de galets latéraux actionnées pour venir en contact avec la face extérieure des ailes verticales de l’un des rails d’une paire de rails, ou s’effacer par rapport à ladite aile verticale, et en ce que lesdits aiguillages sont statiques sans aiguille mobile.
Avantageusement, ledit ensemble de voies ferrées est constitué par une pluralité de boucles fermées interconnectés par des tronçons de transfert reliant la voie de sortie d’un premier aiguillage à la voie d’entrée d’un second aiguillage.
De préférence, lesdits véhicules sont commandés pour circuler dans un seul sens sur ledit ensemble de voies ferrées à une vitesse de croisière constante. On entendra par «vitesse de croisière» la vitesse normale de déplacement des véhicules en dehors des stations de charge ou de décharge de passage et des zones d’accélération ou de ralentissement. Typiquement, la vitesse de croisière est de 60 km/h.
De préférence, lesdits rails des voies ferrées sont alimentés en courant continu basse-tension, typiquement de 72V.
Selon une variante avantageuse, ledit châssis comporte une plateforme et au moins un sous-ensemble orientable par rapport à ladite plateforme selon un pivot perpendiculaire au plan dudit châssis, lesdits sous-ensembles présentant de part et d’autre au moins un galet mobile intérieur venant en contact contre ladite aile vertical.
Avantageusement, lesdits galet mobile intérieur sont montés à l’extrémité de bras articulés repoussés en direction des rails par des ressorts.
De préférence, lesdits véhicules comportent un moteur électrique alimenté par l’intermédiaire de balais glissant sur lesdits rails.
Selon une variante non exclusive d’une alimentation par balais, le moteur électrique alimenté par des batteries ou super capacités.
Avantageusement, lesdits véhicules comportent une boucle d’induction apte à coopérer avec un poste de rechargement intégré dans ladite voie ferrée.
L’invention concerne aussi un élément préfabriqué pour la réalisation d’un système de transport collectif caractérisé en ce qu’il est constitué par un élément tubulaire intégrant un segment de voie ferrée constitué par une paire de rails en forme de cornière présentant chacun une aile horizontale orienté vers le rail opposé et une aile verticale.
Description détaillée d’un mode non limitatif de réalisation
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, se référant aux exemples non limitatifs de réalisation illustrés par les dessins annexésoù:
Principe général de l’invention
Le système selon l’invention est composé:
d’un ensemble de voies ferrées comprenant des bifurcations
d’une flotte de véhicules comportant un châssis équipé d’un ensemble de roues et de galets de guidage.
L’ensemble de voie ferrées forme préférentiellement une série de boucles fermées de forme quelconque pour s’adapter au mieux à la topographie locale et desservir une ou plusieurs stations où les passagers peuvent monter ou descendre d’un véhicule. Ces boucles sont interconnectées entre elles par des tronçons de liaison comprenant la voie de sortie d’un aiguillage placé sur la boucle amont, et la voie d’entrée d’un aiguillage placé sur la boucle aval. Tous les véhicules se déplacent dans le même sens, en «sautant» d’une boucle à l’autre grâce à ces tronçons de transfert.
Les aiguillages selon l’invention sont des éléments statiques décrits ci-après, sans aiguille mobile ni aucune autre partie mobile.
Description détaillée des voies ferrées
Les voies ferrées selon l’invention représentées en figure 1 sont constituées d’une paire de rails (1, 2) dont l’écartement est maintenu constant par des traverses (3).
Les rails (1, 2) présentent une forme inhabituelle de cornière, avec une section en «L», avec une bande de roulement (12, 22) dans le plan horizontal et une bande de guidage (11, 21) perpendiculaire, dans le plan vertical. Ils sont réalisés en acier profilé.
La largeur de la bande de roulement (12, 22) est de 100 millimètres, la hauteur de la bande de guidage (11, 21) est également de 100 millimètres. L’épaisseur des deux bandes est identique, de 8 millimètres.
Les rails (1, 2) sont fixés sur des traverses (3) par des crampons (13, 23). Dans un exemple préférentiel de réalisation, les traverses (3) sont intégrées dans un tube en béton d’environ 2m de section, pour former un ensemble préfabriqué contenant le segment de voie ferrée intégrée dans un tube prêt à être enfoui dans une tranchée.
Description du véhicule
Le véhicule est par exemple une capsule individuelle montée sur un châssis (100) présentant une plateforme (110) formée par un assemblage de tube, sur laquelle est montée la cellule et l’habitacle, ainsi qu’un sous-ensemble roulant avant (130) et un sous-ensemble roulant arrière (160).
Ces deux sous-ensembles roulants (130, 160) sont munis de roues respectivement (131, 132; 161, 162) d’un diamètre de 400 mm, équipées de pneus et reliés par des essieux rigides (135).
Le sous-ensemble roulant arrière (160) est équipé d’un moteur électrique (163) ainsi qu’un bloc (164) de super-condensateurs ou de batteries assurant une alimentation-tampon pouvant se substituer à l’alimentation principale assurée par des balais glissant sur chacun des rails alimentés en courant continu basse tension, typiquement 72V.
Le sous-ensemble roulant arrière (160) comporte en outre un berceau basculant (170) commandant le déplacement de galets (171, 172) entre trois positionspossibles:
Une position de guidage vers la bifurcation de gauche, lors du passage sur un aiguillage, où le galet (171) de gauche est appuyé et roule sur la bande de guidage (11) du rail de gauche (1), l’autre galet (172) étant relevé pour ne pas rentrer en contact avec la bande de guidage (22) du rail opposé (2)
Une position de guidage vers la bifurcation de droite, lors du passage sur un aiguillage, où le galet (172) de droite est appuyé et roule sur la bande de guidage (12) du rail de gauche (2), l’autre galet (171) étant relevé pour ne pas rentrer en contact avec la bande de guidage (21) du rail opposé (1)
Une position de repos où les deux galets (171, 172) sont relevés pour ne pas rentrer en contact avec les bandes de guidage (11, 21) des rails (1, 2).
Les galets sont supportés par des berceaux (177, 176) basculant par rapport à des pivots longitudinaux (178, 179) et accouplés par une traverse (175) actionnée par un vérin ou un moteur électrique pour commander le déplacement entre l’une des trois positions susvisées comme illustré par les figures 7 et 8.
De même le sous-ensemble roulant avant (130) comporte un berceau basculant (140) commandant le déplacement de galets (141, 142) entre les trois positions possibles susvisées. Ce sous-ensemble roulant avant (130) est articulé par rapport à la plateforme (110) grâce à un pivot (120) perpendiculaire au plan de la plateforme (110).
Les sous-ensembles roulant avant (130) et arrière (160) comporte également des galets respectivement (151, 152; 181, 182) venant en appui contre la face intérieure des bandes de guidage (11, 21). Ces galets (151, 152; 181, 182) sont montés libres en rotation à l’extrémité de bras pivotants (153, 154; 183, 184) repoussés contre les bandes de guidage (11, 21) par des ressorts (185, 186). Lors des passages des aiguillages, ces bras sont provisoirement repoussés avant de revenir en position après le passage de la zone bifurquée de l’aiguillage.
La cellule et l’habitacle sont fixés sur la plateforme (110) par quatre points d’ancrage (201, 202, 203, 204).
Aiguillage
La figure 10 illustre un aiguillage de type jonction, permettant à un véhicule provenant d’une voie de raccordement (50) de rejoindre une boucle (10). A un tel aiguillage, les galets latéraux extérieurs (141, 142, 171, 172) sont tous relevé, les traverses (175) étant en position médiane. Le positionnement du véhicule par rapport aux rails est assuré par les galets intérieurs galets (151, 152; 181, 182), l’articulation des bras (153, 154; 183, 184) permettant de passer la zone de jonction.
La figure 11 illustre un aiguillage de type bifurcation, permettant à un véhicule soit de rester sur la boucle principale, soit de se diriger vers une voie de raccordement pour rejoindre une autre boucle.
Dans ce cas, les galets latéraux extérieurs (141, 171) sont mis en position de roulement contre la bande de roulement (11) pour rester sur la boucle originelle, ou sont relevés pour que les galets latéraux extérieurs (142, 172) sont mis en position de roulement contre la bande de roulement (12), ce qui entrainera le véhicule vers la voie secondaire.
Système semi-enterré
Le système selon l’invention peut être mise en œuvre sous la forme d’une infrastructure semi-enterrée formée par des tronçons préfabriqués de tunnel (400) de section sensiblement circulaire, en béton, avec une partie supérieure transparente formée par une lame vitrée (410).
Les tronçons préfabriqués de tunnel (400) intègrent un socle transversal (430) sur lequel sont monté les traverses (3) et les rails (1, 2).
Ces tronçons préfabriqués de tunnel (400) sont posés dans une tranchée pour laisser affleurant la lame vitrée (410) qui assure la luminosité du tunnel et l’éclairage de l’habitacle (450) grâce à un toit vitré (451).
Selon un exemple particulier de mise en œuvre, certaines traverses (3) de chaque tronçon (400) comportent un identifiant unique graphique (QRcode) ou radiofréquence (RFID ou NFC). Un lecteur (452) disposé sous le châssis permet l’acquisition par le véhicule de cet identifiant et sa localisation dans le circuit parcouru. Cette localisation peut être complété par un capteur odométrique mesurant le déplacement du véhicule par rapport au rail. Ces données sont exploitées par un calculateur embarqué pour commander le positionnement des galets latéraux assurant le guidage à l’approche d’une bifurcation.
Les tronçons préfabriqués de tunnel (400) comprennent aussi selon une variante de réalisation un détecteur de présence d’un véhicule, interrompant l’alimentation des rails (1, 2) du tronçon en l’absence de véhicule dans le tronçon et éventuellement dans le tronçon amont et commandant l’alimentation des rails (1, 2) du tronçon suivant lors de la présence d’un véhicule dans le tronçon.
Variantes de réalisation
La voie ferrée peut aussi comporter localement une bobine pour la recharge par induction des super-capacité ou batteries embarquées dans le véhicule. Ces postes de recharge par induction sont notamment situés dans les segments du circuit correspondant à des stations d’arrêts, par exemple pour le chargement et le déchargement, ou pour le stockage des véhicules surnuméraires par rapport aux besoins instantanés.
Selon une autre variante, l’habitacle (450) comporte un système acoustique de limitation des bruits environnants, comprenant un capteur acoustique disposé à l’extérieur de l’habitacle (450) et un diffuseur sonore haut-parleur, réémettant (après traitement électronique permettant de générer en temps réel un signal en opposition de phase pour les fréquences les plus gênantes) le son perçu par le capteur acoustique extérieur.
Claims (10)
- Système de transport collectif comportant un ensemble de voies ferrées avec des bifurcations et une pluralité de véhicules motorisés comportant un châssis muni de roues adaptées à la circulation sur lesdites voies ferrées caractérisé en ce que lesdites voies ferrées sont constitués par une paire de rails (1, 2) en forme de cornière présentant chacun une aile horizontale (12, 22) orienté vers le rail opposé et une aile verticale (11, 21), le châssis comportant au moins deux paires de roues (131, 132; 161, 162) présentant des bandes de roulement apte à rouler sur lesdites ailes horizontales (12, 22), et au moins une paire de galets latéraux (141, 142; 171, 172) actionnées pour venir en contact avec la face extérieure des ailes verticales (11, 21) de l’un des rails (1, 2) d’une paire de rails, ou s’effacer par rapport à ladite aile verticale (11, 21), et en ce que les aiguillages sont statiques sans aiguille mobile.
- Système de transport collectif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit ensemble de voies ferrées est constitué par une pluralité de boucles fermées interconnectés par des tronçons de transfert reliant la voie de sortie d’un premier aiguillage à la voie d’entrée d’un second aiguillage.
- Système de transport collectif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits véhicules sont commandés pour circuler dans un seul sens sur ledit ensemble de voies ferrées à une vitesse de croisière constante.
- Véhicule motorisé destiné à un ensemble conforme à la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits rails des voies ferrées sont alimentés en courant continu basse-tension.
- Véhicule motorisé selon la revendication 4 caractérisé en ce que ledit châssis comporte une plateforme (110) et au moins un sous-ensemble (130, 160) orientable par rapport à ladite plateforme (110) selon un pivot (120) perpendiculaire au plan dudit châssis, lesdits sous-ensembles (130, 160) présentant de part et d’autre au moins un galet mobile intérieur (151, 152, 181, 182) venant en contact contre ladite aile vertical (11, 21).
- Véhicule motorisé selon la revendication précédente caractérisé en ce que lesdits galet mobile intérieur (151, 152, 181, 182) sont montés à l’extrémité de bras articulés (153, 153, 183, 183) repoussés en direction des rails (1, 2) par des ressorts (155, 155, 185, 185).
- Véhicule motorisé selon les revendications 4 à 6 caractérisé en ce que ledit véhicule comporte un moteur électrique (163) alimenté par l’intermédiaire de balais glissant sur lesdits rails (1, 2).
- Véhicule motorisé selon les revendications 4 à 6 caractérisé en ce que ledit véhicule comporte un moteur électrique (163) alimenté par des batteries ou supercapacités.
- Véhicule motorisé selon la revendication 8 caractérisé en ce que ledit véhicule comporte une boucle d’induction apte à coopérer avec un poste de rechargement intégré dans ladite voie ferrée.
- Élément préfabriqué pour la réalisation d’un système conforme à la revendication 1 caractérisé en ce qu’il est constitué par un élément tubulaire intégrant un segment de voie ferrée constitué par une paire de rails (1, 2) en forme de cornière présentant chacun une aile horizontale (12, 22) orienté vers le rail opposé et une aile verticale (11, 21),
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