FR3123290A1 - Dispositif de protection de capteur pour un matériel roulant ferroviaire moteur - Google Patents
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Abstract
Dispositif de protection de capteur pour un matériel roulant ferroviaire moteur
L’invention porte principalement sur une motrice ferroviaire (2) s’étendant selon un axe longitudinal (X) et comprenant un chasse obstacles (5), au moins un capteur (3) de signaux ferroviaires et au moins un dispositif d’embarquement et de protection (1) dudit capteur (3), lequel dispositif d’embarquement et de protection (1) comprend une partie de fixation (6) prévue pour être solidarisée au chasse obstacles (5), une partie opposée de protection (7) du capteur (3) destinée à encaisser une collision avec un obstacle présent sur la voie ferrée et une partie de liaison indéformable (8) solidarisant et maintenant à distance les parties de fixation et de protection (6, 7), et en ce que le capteur (3) est disposé entre les parties de fixation et de protection (6, 7) en étant mécaniquement découplé de ladite partie de protection (7).
Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1
Description
L'invention s’inscrit dans le domaine de la maîtrise des dommages subis par les matériels roulants ferroviaires.
L’invention concerne plus particulièrement la protection des capteurs de signaux des voies ferroviaires embarqués à bord des matériels roulants ferroviaires.
Les matériels roulants ferroviaires, et notamment les motrices des trains voyageurs à grande vitesse sont régulièrement soumises à des heurts avec des obstacles sur les voies ferrées, et en particulier avec les grands gibiers dont les populations ne cessent de croitre.
Pour maîtriser les dégâts causés par ces collisions, les motrices sont munies au niveau de leur nez d’un chasse obstacles monté dans le nez de la motrice et dont la fonction est d’absorber le choc dû à la collision et de faire dévier l’obstacle vers l’extérieur de la voie ferrée.
En outre, le conducteur du train reçoit régulièrement des consignes de signalisation provenant de signaux émis au niveau de la voie ferrée, par l’intermédiaire de capteurs montés dans le nez du train entre le chasse obstacle et le carénage.
Ainsi, en cas de collisions avec un obstacle sur la voie ferrée, la détérioration de ces capteurs est très fréquente, ce qui a pour conséquence d’empêcher la transmission des consignes de signalisation au conducteur. Par ailleurs, les dégâts subis par le carénage sont souvent conséquents et engendrent un coût et un temps de réparation important.
L’invention a pour objet de proposer un dispositif de protection de capteur pour un matériel roulant ferroviaire limitant les dégâts subis par les capteurs en cas de collision entre le matériel ferroviaire et un obstacle sur la voie ferrée.
Un autre objet de l’invention est la maîtrise des dégâts subis par le matériel roulant ferroviaire en cas d’une telle collision, afin de limiter les coûts et temps de réparation.
À cet effet, l’invention vise un matériel roulant ferroviaire moteur s’étendant selon un axe longitudinal et comprenant un chasse obstacles ménagé à une partie extrémale dite nez dudit matériel moteur, au moins un capteur de signaux ferroviaires et au moins un dispositif d’embarquement et de protection dudit capteur, lequel dispositif d’embarquement et de protection comprend une partie de fixation prévue pour être solidarisée au chasse obstacles, une partie opposée de protection du capteur destinée à encaisser une collision avec un obstacle présent sur la voie ferrée et une partie de liaison indéformable solidarisant et maintenant à distance les parties de fixation et de protection, lequel capteur est disposé entre les parties de fixation et de protection en étant mécaniquement découplé de ladite partie de protection.
Le matériel moteur peut également comporter les caractéristiques optionnelles suivantes considérées isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles :
- La partie de fixation du dispositif comprend au moins une plaque de fixation au chasse obstacles, la partie de protection comprend une plaque de protection, les plaques de fixation et de protection s’étendant selon la même direction, et la partie de liaison comprend au moins deux flans reliant les plaques de fixation et de protection.
- Deux flans adjacents s’étendent dans deux plans sécants.
- Les flans comprennent des évidements pour optimiser la propagation du champs magnétique à proximité du capteur.
- La partie de protection comprend une plaque s’étendant transversalement et qui présente une forme de chevron.
- La plaque de protection est inclinée par rapport à un plan transversal perpendiculaire à l’axe longitudinal.
- Le dispositif de protection comprend une étrave reliée à la partie de protection, laquelle étrave est mécaniquement découplée du carénage au niveau du nez du matériel moteur.
- Le dispositif de protection comprend des moyens de liaison de l’étrave à la partie de protection, lesquels moyens de liaison comprennent des moyens de réglage de la position de l’étrave par rapport à ladite partie de protection.
- Le dispositif de protection est réalisé dans un matériau métallique amagnétique du type acier inox austénitique présentant une contrainte de rupture supérieure ou égale à 450 mégapascal.
L’invention vise également un véhicule de transport ferroviaire comprenant un matériel roulant ferroviaire moteur s’étendant selon un axe longitudinal, lequel matériel moteur comprend un chasse obstacles ménagé à une partie extrémale dite nez dudit matériel moteur, au moins un capteur de signaux ferroviaires et un dispositif d’embarquement et de protection dudit capteur, lequel dispositif d’embarquement et de protection comprend une partie de fixation prévue pour être solidarisée au chasse obstacles, une partie opposée de protection du capteur destinée à encaisser une collision avec un obstacle présent sur la voie ferrée et une partie de liaison indéformable solidarisant et maintenant à distance les parties de fixation et de protection, lequel capteur est disposé entre les parties de fixation et de protection en étant mécaniquement découplé de ladite partie de protection.
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 :
L’invention concerne un dispositif d’embarquement et de protection 1 de capteurs 3 de signaux de signalisation, lequel dispositif est embarqué dans le carénage 15 d’un véhicule ferroviaire.
Un tel véhicule ferroviaire comprend classiquement au moins une voiture, par exemple destinée au transport de voyageurs dites voiture voyageur, et comprend préférentiellement une pluralité de ces voitures voyageurs. Le véhicule ferroviaire comprend également deux voitures de tête 2 comprenant un moteur, dont une est partiellement représentée sur les figures 1 et 6. Cette voiture de tête motorisée est un matériel roulant ferroviaire moteur 2, et sera appelé dans la suite de la description motrice. La motrice 2 s’étend selon un axe longitudinal X et comprend une extrémité 18 nommée « nez » formant l’avant de la motrice 2 (le terme avant est à comprendre par rapport au sens de déplacement de la motrice 2 en marche avant). La motrice 2 est par ailleurs recouverte d’un ensemble de pièces assemblées entre elles formant une coque ou « carénage 15 ». Le carénage 15, au niveau du nez 18 de la motrice 2, comprend un anneau porte phare 19, une trappe d’extrémité escamotable (non représentée) et une étrave 14 (voir ).
Lors du déplacement du véhicule ferroviaire sur la voie ferrée 28, des messages de signalisation sont émis par des dispositifs de transmissions installés au niveau de ladite voie ferrée 28, transmis au véhicule ferroviaire et reçus par des capteurs 3 installés dans le nez 18 de la motrice 2. La disposition des capteurs 3 sera précisée ci-dessous en lien avec le dispositif de protection 1 desdits capteurs 3 selon l’invention.
En référence aux figures 1 à 5, la motrice 2 comprend en outre un dispositif de déviation 5 des obstacles présents sur la voie ferrée 28 et que la motrice 2 est susceptible de heurter. Ce dispositif de déviation, appelé chasse obstacles 5, est ménagé au niveau du nez 18 de la motrice 2 sous son carénage 15. Le chasse obstacles 5 comprend une partie arquée 24 s’étendant transversalement et destiné à absorber le choc en cas de heurt contre un obstacle sur la voie 28. La forme arquée de cette partie 24 permet de dévier l’obstacle vers l’extérieur des voies 28, selon une direction transversale par rapport à l’axe des voies (c’est-à-dire par rapport à l’axe longitudinal X). Le chasse obstacles 5 est réalisé en matériau à haute limite élastique type acier S500MC.
Par ailleurs, le chasse obstacles 5 comprend une partie structurelle indéformable comprenant deux longerons 25 réalisés en matériau métallique du type acier austénitique à haute contrainte de rupture et dont des extrémités sont solidaires de la partie arquée 24 du chasse obstacles 5 Alternativement, les longerons 25 sont réalisés en un alliage d’aluminium présentant une contrainte de rupture supérieure ou égale à 200 MPa. Ces longerons 25 sont prévus pour supporter les efforts transmis par la partie arquée 24 du chasse obstacles 5 et engendrés par la collision avec l’obstacle.
En référence aux figures 1 à 5 et selon l’invention, la motrice 2 comprend une pluralité de capteurs 3, et un dispositif d’embarquement et de protection 1 desdits capteurs 3 ménagé dans le nez 18 sous le carénage 15 de la motrice 2 et solidaire de la partie arquée 24 du chasse obstacles 5. Ce dispositif d’embarquement et de protection 1 desdits capteurs 3 va maintenant être décrit.
Le dispositif de protection 1 comprend une partie de fixation 6 au chasse obstacles 5, et plus précisément à la partie arquée 24 du chasse obstacles 5. Cette partie de fixation 6 comprend une plaque 9 en forme de U qui s’étend transversalement en recouvrant la partie arquée 24 du chasse obstacles 5. Plus précisément, la base 23 de la plaque 9 en U est en forme de chevron et s’étend transversalement pour relier les deux jambes 22 de la plaque 9 en U, lesquelles jambes 22 sont solidarisées à la partie arquée 24 du chasse obstacles 5 en vis-à-vis des deux longerons respectifs 25 du chasse obstacles 5. Ainsi, les jambes 22 sont prévues pour transmettre les efforts via la plaque de fixation 9 aux longerons 25. La plaque de fixation 9 est solidarisée par des moyens de solidarisation connus, par exemple par vissage.
De manière avantageuse, la plaque de fixation 9 peut comprendre deux brides de retenue 29 du dispositif de protection 1, chaque bride 29 comprenant une première extrémité solidaire de la jambe considérée 22 de la plaque de fixation 9 en U et une extrémité opposée en forme de crochet accrochée sur la partie arquée 24 du chasse obstacles 5. De la sorte la solidarisation et la désolidarisation du dispositif de protection 1 au chasse obstacles 5 en est facilitée : il suffit en effet d’accrocher dans un premier temps le dispositif de protection 1 au chasse obstacles via les brides 29 pour libérer un opérateur du poids du dispositif 1 et permettre une solidarisation par vissage ensuite. Inversement, l’opérateur n’a pas besoin de prendre de précautions particulières lors du dévissage des moyens de solidarisation puisque le dispositif de protection 1 sera toujours soutenu par les brides 29.
Le dispositif de protection 1 comprend également une partie opposée de protection 7 comprenant une plaque de protection 10 s’étendant transversalement et destinée à encaisser la collision avec un obstacle présent sur la voie ferrée 28. Pour faciliter la déviation de l’obstacle vers l’extérieur de la voie 28, la plaque de protection 10 peut par exemple être en forme de chevron. Selon une alternative de réalisation représentée notamment sur les figures 2 et 3, et pour faciliter la déviation de l’obstacle suite à une collision, des parties d’extrémités opposées 21 en forme de trapèze de la plaque 10 sont inclinées par rapport au plan dans lequel s’étend la plaque de protection, en direction du nez 18 de la motrice 2. En outre, pour encore améliorer la déviation de l’obstacle, la plaque de protection 10 est également inclinée vers le nez 18 de la motrice 2 par rapport à un plan transversal P perpendiculaire à l’axe longitudinal X ( en particulier).
Le dispositif de protection 1 comprend également une partie de liaison indéformable 8 des deux plaques de fixation 6 et protection 7. Par indéformable, on entend que la partie de liaison 8 est réalisée dans un matériau très rigide, par exemple un acier austénitique possédant une forte contrainte de rupture, typiquement supérieure à 450 Mégapascal. De manière particulièrement avantageuse, l’ensemble du dispositif de protection 1 est réalisé dans le même matériau.
La partie de liaison 8 comprend plusieurs flans qui s’étendent entre les plaques de fixation 6 et de protection 7. Plus précisément, la partie de liaison 8 comprend :
- Une première paire de flans 11 reliant la plaque de protection 8 à l’une des jambes 22 du U formant la plaque de fixation 9, et
- Une seconde paire de flans 11 reliant la plaque de protection 8 à l’autre jambe 22 du U formant la plaque de fixation 9.
Par ailleurs, la partie de liaison comprend un longeronnet central longitudinal 26 reliant la plaque de protection 10 au centre de la plaque de fixation 9, et une traverse 31 relie le longeronnet central 26 avec les deux flans adjacents 11 disposés de part et d’autre dudit longeronnet central 26, pour améliorer l’intégrité structurelle et la résistance à la déformation du dispositif de protection 1 de capteur et améliorer la protection des capteurs 3.
Les flans 11 de chaque paire s’étendant dans deux plan sécants. Plus précisément, deux extrémités respectives des deux flans 11 se rejoignent au niveau de la jambe 22 de la plaque de fixation 9 à laquelle ils sont solidarisés, tandis que les deux extrémités opposées respectives s’éloignent de sorte que l’extrémité de l’un des flans 11 soit solidaire de la partie d’extrémité 21 inclinée en forme de trapèze considérée de la plaque de protection 10, et que l’extrémité de l’autre flan 11 de la paire soit solidaire de la partie centrale 20 de la plaque de protection 10.
Grâce à cet agencement particulier des deux paires de flans 11, les efforts subits par la plaque de protection 10 lors d’une collision sont transmis selon plusieurs flans 11 en direction des jambes 22 de la plaque de fixation 9, et finalement en direction des longerons 25 formant la partie structurelle du chasse obstacles 5. Cela procure le double avantage d’une meilleure répartition des efforts dans le dispositif de protection 1 et d’un transfert de ces efforts dans la partie structurelle la plus solide du nez 18 de la motrice 2.
De manière avantageuse, le longeronnet central longitudinal 26 renforce encore l’intégrité structurelle du dispositif de protection 1 et permet une protection des capteurs 3 encore meilleure.
Selon l’invention, les capteurs 3 de signalisation ferroviaire sont du type à détection du champ magnétique formant les signaux de signalisation émis au niveau de la voie ferrée 28. Les capteurs 3 sont montés sur une ou plusieurs plaques 27, elles même solidarisées à un ou plusieurs flans 11 de la partie de liaison 8 du dispositif de protection 1. Ainsi, les capteurs 3 sont mécaniquement découplés de la plaque de protection 10 du dispositif 1, de sorte que les efforts de choc subits par cette plaque de protection 10 ne sont pas transmis aux capteurs 3. Par ailleurs, la distance entre les capteurs 3 et la surface de la plaque de protection 10 en vis-à-vis des capteurs 3 est supérieure à une valeur prédéterminée, par exemple et de manière non limitative de l’ordre de 10 mm, (voir ), de sorte que la plaque de protection 10 ne soit jamais au contact des capteurs 3 même en cas d’une éventuelle déformation de la plaque de protection 10 suite à un choc particulièrement violent.
Selon l’invention et en référence aux figures 3 et 5, les portions 12 des flans 11 à proximité des capteurs 3 sont évidées, pour faciliter la propagation du champ magnétique et la détection des signaux par les capteurs 3.
Enfin, le dispositif de protection 1 des capteurs 3 comprend un étrave 14 solidaire de la plaque de protection 10, laquelle étrave 14 fait également partie du carénage 15 de la motrice 2.
En référence à la , l’étrave 14 présente une forme arquée et est solidarisée à la plaque de protection 10 du dispositif de protection 1 par des moyens de liaison 16. Par ailleurs, les moyens de liaison 16 comprennent des moyens de réglage 17 de la position de l’étrave 14 vis-à-vis du dispositif de protection 1 selon deux axes perpendiculaire entre eux et à l’axe longitudinal X. Il existe également un jeu axial selon l’axe X ménagé entre l’anneau porte phare 19 et l’étrave 14 qui permet d’absorber les dispersion géométriques selon l’axe X entre l’étrave 14 et l’anneau 19. Par ailleurs, l’étrave 14 comprend également des moyens de fixation 30 au reste du carénage 15 ménagés au niveau des extrémités respectives de ladite étrave 14, lesquels moyens de fixation 30 sont par exemple et de manière non limitative des grenouillères.
Une fois le réglage de la position de l’étrave 14 par rapport au dispositif de protection 1 réglée, l’étrave 14 est reliée au carénage 15 tout en étant découplée de l’anneau porte phares 19. Ainsi, en cas de collision de l’étrave 14 contre un obstacle sur la voie 28, l’arrachement potentiel de l’étrave 14 n’entrainera pas l’anneau 19 porte phares, ce qui réduit le temps et les coûts de maintenance.
Ainsi les évènements suivants se produisent successivement lors d’une collision de la motrice 2 contre un obstacle présent sur la voie ferrée 28.
- Première dissipation d’énergie de choc par rupture de l’étrave 14 ;
- Seconde dissipation d’énergie de choc par transfert d’énergie cinétique à l’étrave 14 lors de sa séparation de la motrice 2 ;
- Troisième dissipation d’énergie de choc par fragmentation de l’obstacle sur le dispositif de protection 1 de capteurs 3 ;
- Quatrième dissipation d’énergie de choc par déviation de tout ou partie de l’obstacle par la plaque de protection 10 du dispositif de protection 1, et
- Transmission de l’énergie de choc restante dans les longerons 25 la partie structurelle du chasse obstacles 5.
Claims (10)
- Matériel roulant ferroviaire moteur (2) s’étendant selon un axe longitudinal (X) et comprenant un chasse obstacles (5) ménagé à une partie extrémale (18) dite nez dudit matériel moteur, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un capteur (3) de signaux ferroviaires et au moins un dispositif d’embarquement et de protection (1) dudit capteur (3), lequel dispositif d’embarquement et de protection (1) comprend une partie de fixation (6) prévue pour être solidarisée au chasse obstacles (5), une partie opposée de protection (7) du capteur (3) destinée à encaisser une collision avec un obstacle présent sur la voie ferrée et une partie de liaison indéformable (8) solidarisant et maintenant à distance les parties de fixation et de protection (6, 7), et en ce que le capteur (3) est disposé entre les parties de fixation et de protection (6, 7) en étant mécaniquement découplé de ladite partie de protection (7).
- Matériel moteur (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la partie de fixation (6) du dispositif (1) comprend au moins une plaque de fixation (9) au chasse obstacles (5), en ce que la partie de protection (7) comprend une plaque de protection (10), les plaques de fixation (9) et de protection (10) s’étendant selon la même direction, et en ce que la partie de liaison (8) comprend au moins deux flans (11) reliant les plaques de fixation et de protection (9, 10).
- Matériel moteur (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que deux flans adjacents (11) s’étendent dans deux plans sécants.
- Matériel moteur (2) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les flans (11) comprennent des évidements (12) pour optimiser la propagation du champ magnétique (13) à proximité du capteur (3).
- Matériel moteur (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie de protection (7) comprend une plaque (10) s’étendant transversalement et qui présente une forme de chevron.
- Matériel moteur (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la plaque de protection (10) est inclinée par rapport à un plan transversal (P) perpendiculaire à l’axe longitudinal (X).
- Matériel moteur (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de protection (1) comprend une étrave (14) reliée à la partie de protection (7), laquelle étrave (14) est mécaniquement découplée du carénage (15) au niveau du nez (18) du matériel moteur (2).
- Matériel moteur (2) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif de protection (1) comprend des moyens de liaison (16) de l’étrave (14) à la partie de protection (7), lesquels moyens de liaison (16) comprennent des moyens de réglage (17) de la position de l’étrave (14) par rapport à ladite partie de protection (7).
- Matériel moteur (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de protection (1) est réalisé dans un matériau métallique amagnétique du type acier inox austénitique présentant une contrainte de rupture supérieure ou égale à 450 mégapascal.
- Véhicule de transport ferroviaire comprenant un matériel roulant ferroviaire moteur (2) s’étendant selon un axe longitudinal (X), lequel matériel moteur (2) comprend un chasse obstacles (5) ménagé à une partie extrémale dite nez dudit matériel moteur (2), caractérisé en ce que le matériel moteur (2) comprend au moins un capteur (3) de signaux ferroviaires et un dispositif d’embarquement et de protection (1) dudit capteur (3), en ce que le dispositif d’embarquement et de protection (1) comprend une partie de fixation (6) prévue pour être solidarisée au chasse obstacles (5), une partie opposée de protection (7) du capteur (3) destinée à encaisser une collision avec un obstacle présent sur la voie ferrée et une partie de liaison indéformable (8) solidarisant et maintenant à distance les parties de fixation et de protection (6, 7), et en ce que le capteur (3) est disposé entre les parties de fixation et de protection (6, 7) en étant mécaniquement découplé de ladite partie de protection (7).
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