WO2020115427A1 - Système de contrôle d'une unité de traitement et de génération d'air dans un véhicule de transport ferroviaire - Google Patents

Système de contrôle d'une unité de traitement et de génération d'air dans un véhicule de transport ferroviaire Download PDF

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WO2020115427A1
WO2020115427A1 PCT/FR2019/052908 FR2019052908W WO2020115427A1 WO 2020115427 A1 WO2020115427 A1 WO 2020115427A1 FR 2019052908 W FR2019052908 W FR 2019052908W WO 2020115427 A1 WO2020115427 A1 WO 2020115427A1
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WO
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pressure
compressed air
compressor
vehicle
generation unit
Prior art date
Application number
PCT/FR2019/052908
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English (en)
Inventor
Domenico PALMISANO
Fabrice LAMIDE
Original Assignee
Faiveley Transport Tours
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/66—Electrical control in fluid-pressure brake systems
    • B60T13/665—Electrical control in fluid-pressure brake systems the systems being specially adapted for transferring two or more command signals, e.g. railway systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T17/00—Component parts, details, or accessories of power brake systems not covered by groups B60T8/00, B60T13/00 or B60T15/00, or presenting other characteristic features
    • B60T17/02—Arrangements of pumps or compressors, or control devices therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
    • B60T17/22—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices
    • B60T17/228—Devices for monitoring or checking brake systems; Signal devices for railway vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a system for controlling an air treatment and generation unit in a rail transport vehicle.
  • the invention applies in particular to urban rail transport vehicles, these vehicles having frequent stops and therefore comprising numerous phases of traction and braking.
  • One of the most energy-intensive items of equipment in a rail vehicle is the air handling and generation unit, after the traction system and the air conditioning system.
  • the air treatment and generation unit known in English terminology as AGTU ("Air Generation and Treatment Unit"), generates and stores compressed air necessary for the operation of certain vehicle equipment, such as pneumatic opening / closing doors, the pantograph deployment mechanism or the pneumatic braking system, the pneumatic braking system remaining the most compressed air consuming equipment. In the case of vehicles with frequent stops the consumption of compressed air by the pneumatic braking system is very significant.
  • the air generation and treatment unit includes a compressor for the generation of compressed air, this compressed air being stored in a tank.
  • the reservoir supplies air to the pneumatic braking system through a main duct connecting the reservoir and the pneumatic braking system.
  • a rail transport vehicle has an electrodynamic braking system.
  • the electrodynamic braking system is used when the vehicle is moving at high or medium speed and the pneumatic braking system when it advances at low speed until the vehicle comes to a complete stop.
  • the rail transport vehicle can re-inject the electrical energy generated during the use of the electrodynamic braking system into the catenary.
  • the catenary must be receptive, that is to say that there is another electric vehicle powered by the same power supply network that needs energy.
  • the pneumatic braking system typically comprises one or more pneumatic brake cylinders controlling the braking force to be applied between the shoes and the brake discs.
  • compressed air is applied to the brake cylinder.
  • the pressure of the air generated by the compressor in particular in the main pneumatic duct, that is to say at the outlet of the main tank, must be between two safety limit values, typically between 8 and 10 bar.
  • These pressure limit values are monitored by means of a pressure monitoring module detecting that predefined pressure values have been exceeded.
  • This module can for example include pressure switches. When the pressure reaches the minimum safety value (8 bar for example), the compressor of the compressed air treatment and generation unit is activated (or put into operation) until the pressure reaches the maximum pressure ( 10 bar for example). When the pressure reaches the maximum safety value (10 bar for example), the compressor is deactivated.
  • the compressor is activated every 3 or 4 stops of the vehicle.
  • the minimum safety value is reached when the vehicle has consumed air when braking for a stationary stop.
  • the present invention aims to manage the processing unit and compressed air generation more efficiently.
  • the invention relates, according to a first aspect, to a system for controlling an air treatment and generation unit in a rail transport vehicle, the air treatment and generation unit comprising a compressor intended to generate compressed air, a main tank storing the air generated by said compressor, a module for monitoring the pressure of generated compressed air, the compressor being activated when the pressure monitoring module detects that the pressure compressed air generated is less than or equal to a minimum safety value.
  • control system comprises means for determining the state of the rail transport vehicle and it is configured to determine, as a function of information relating to the pressure coming from said pressure monitoring module, whether the pressure of the compressed air generated by said compressor is less than or equal to a threshold value, said threshold value being greater than said minimum safety value, and for generating a compressor activation signal when it is determined that the pressure of the compressed air is less than or equal to said threshold value and the vehicle is in the braking state.
  • the module for monitoring the compressed air pressure makes it possible to ensure that the reservoir has a predetermined quantity of compressed air so as to be able to guarantee that the various pieces of equipment of the rail transport vehicle are supplied with air, and in especially the pneumatic braking system.
  • the compressor is activated in order to fill the tank before the reserve of compressed air reaches the minimum safety value, the filling of the tank being implemented when the vehicle is in phase braking.
  • the main tank is filled in advance, without waiting for the minimum safety value to be reached, and this during braking phases of the vehicle, the braking phases not being phases during which the vehicle consumes energy, but rather being phases during which the vehicle generates energy.
  • the energy consumption by the compressed air generator system during the vehicle braking phase makes it possible to distribute the energy consumption of the rail transport vehicle during the various operating phases and to avoid putting the unit into operation of treatment and generation of air, which is one of the most energy-consuming equipment, during the energy-consuming phases, such as the traction phase which is the phase during which the vehicle consumes the most energy .
  • the means for determining the state of the vehicle comprise an accelerometer, and generate a state signal representative of the state of the vehicle as a function of the signals coming from the accelerometer.
  • the information from the accelerometer allows the control system to determine in which phase of operation or mode of travel the rail transport vehicle is in.
  • the control system uses the information from the accelerometer to activate or not the operation of the compressor.
  • the state of the vehicle can be determined by means other than an accelerometer. For example, by means measuring at least one parameter among a traction force, a braking force, a distance, a current or a speed.
  • the determination means can use information relating to the opening or closing of the doors.
  • this energy can be monitored in order to determine whether the vehicle is in the braking phase, for example by means of a current measurement.
  • the information relating to the pressure coming from the pressure monitoring module is a signal representative of a pressure value measured by the pressure monitoring module.
  • the information coming from the pressure monitoring module can be a pressure value measured by measuring means intended to measure the pressure of the compressed air generated by the compressor and stored in the main tank.
  • the control system can thus determine if the air pressure is less than or equal to a threshold value and activate the compressor accordingly.
  • the information relating to the pressure coming from the pressure monitoring module is a signal indicating whether the pressure of the compressed air has reached said threshold value or not.
  • the information from the pressure monitoring module can be a signal indicating that the pressure of the compressed air is less than or equal to the threshold value.
  • the control system, receiving this information can activate the compressor accordingly.
  • control system is further configured to receive a signal indicative of the voltage of the electrical network supplying the rail transport vehicle from a voltage control module.
  • This signal indicating the mains voltage can be used by the control system to determine the condition of the vehicle. Indeed, this signal indicative of the voltage of the electrical supply network obtained can represent an indication of the state of the vehicle.
  • the energy recovered during the electrodynamic braking phase can be used, depending on the signal from the tension control module, to supply the processing unit and air generation and thus reduce the energy consumption of the vehicle.
  • the voltage control modules include a voltage sensor measuring the voltage of the electrical network supplying the rail transport vehicle.
  • the compressor activation signal is sent to a variable frequency device configured to control the operation of the variable speed compressor.
  • This device enables the compressor to be activated at different speeds in order to adapt its operation, for example according to the time available to fill the main tank. For example, if the main tank needs to be filled quickly, the compressor is operated at high speed.
  • control system is further configured to control the supply of the compressor with energy recovered while the vehicle is in the braking state.
  • This characteristic can be implemented if the vehicle has means of recovering the energy produced during the braking phases.
  • the present invention relates, according to a second aspect, to a compressed air treatment and generation unit comprising a compressor intended to generate compressed air, a main tank storing air generated by said compressor, a module for monitoring the pressure of the compressed air generated, the compressor being activated when the pressure monitoring module detects that the pressure of the compressed air generated is less than or equal to a minimum safety value.
  • the compressed air treatment and generation unit comprises generation means configured to determine whether the pressure of the compressed air is less than or equal to a threshold value which is greater than or equal to said value minimum security, and a control system according to the invention.
  • compressed air pressure is meant the pressure of the compressed air in a pneumatic circuit disposed at the outlet of the main tank and communicating the main tank with the pneumatic braking system of the rail transport vehicle.
  • the monitoring module comprises detection means generating information relating to the compressed air pressure, the generation means (1 1) determining whether the pressure of the compressed air is less than or equal to the value of threshold as a function of the information relating to the compressed air pressure coming from the detection means.
  • the detection means comprise a pressure switch, the information relating to the compressed air pressure comprising a signal indicating whether or not the pressure of the compressed air has reached the threshold value.
  • the module for monitoring the pressure of the compressed air further comprises a pressure switch detecting whether the pressure of the compressed air is less than or equal to a minimum safety value.
  • the first pressure switch detects this case, the compressor is activated in order to increase the pressure of the compressed air, this pressure having reached the minimum safety value.
  • the monitoring module comprises means for measuring the pressure, the information relating to the compressed air pressure being a signal representative of a pressure value measured by said measuring means.
  • the present invention relates, according to a third aspect, to a rail transport vehicle comprising a control system for an air treatment and generation unit and / or an air treatment and generation unit according to the invention.
  • the rail transport vehicle may include a processing and generation unit equipped with a control system in accordance with the invention or else a processing and generation unit in accordance with the invention.
  • a vehicle having a processing and generation unit can be equipped with a processing and generation unit control system according to the invention.
  • This may be the case of a rail transport vehicle which is updated and for which there is a wish to optimize the control of the processing and generation unit.
  • a vehicle in another embodiment, can be equipped with a processing and generation unit according to the invention.
  • the rail transport vehicle comprises a device for recovering braking energy.
  • the energy generated during the electrodynamic braking phases is recovered and used to supply the air processing and generation unit, in particular to supply the compressor when it is put into operation. to produce air.
  • the activation of the compressor state implemented when the vehicle is in braking state can come from the energy recovered in this type of vehicles.
  • the present invention relates, according to a fourth aspect, to a method for controlling an air treatment and generation unit in a rail transport vehicle the air treatment and generation unit comprising a compressor intended to generate air compressed air, a main tank storing the air generated by said compressor, a pressure monitoring module for the pressure of the compressed air generated, the method comprising activating the compressor when the pressure module detects that the pressure of the compressed air generated is less than or equal to a minimum safety value.
  • control method further comprises:
  • a second determination step intended to determine, as a function of information coming from the pressure module, if the pressure of the compressed air generated is less than or equal to a threshold value, this threshold value being greater than said value minimum security;
  • control method further comprises receiving the voltage value from the electrical supply network of the rail transport vehicle and recovering the energy coming from the electrical supply network when the network voltage is greater than a nominal voltage value.
  • control method the compressed air generation and processing unit and the rail transport vehicle have characteristics and advantages similar to those described above in relation to the control system. Other features and advantages of the invention will appear in the description below.
  • FIG. 1 is a diagram showing a processing unit
  • FIG. 4 illustrates steps of a process for controlling a treatment unit and air generation according to an embodiment of the invention.
  • the invention is particularly applicable to urban rail transport vehicles, such as metros and trams. However, it can be used in any other type of rail transport vehicle.
  • FIG. 1 represents an air treatment and generation unit 200 and a control system 100 in accordance with an embodiment of the invention.
  • the air generation processing unit 200 is a piece of equipment of a rail transport vehicle 300, intended to generate and store compressed air necessary for the operation of certain pieces of equipment of the vehicle, such as the pneumatic braking system. (not shown).
  • the control system 100 controls certain functionalities of the air treatment and generation unit 200 as will be described below.
  • the air treatment and generation unit 200 and the control system 100 are two separate instances.
  • the air treatment and generation unit is equipped with the control system forming a single instance, which can be fitted to a vehicle or which can replace an existing air generation treatment unit by an air generation processing unit according to the invention.
  • the air generation treatment unit 200 comprises, among other things, a compressor 20 intended to generate compressed air and a main tank
  • the main tank 21 storing air generated by the compressor 20.
  • the main tank 21 supplies compressed air to the pneumatic braking system of the vehicle 300, through a pneumatic circuit or duct (not shown).
  • the air generation processing unit 200 further includes a pressure monitoring module 22 for monitoring the pressure of the compressed air generated by the compressor 20 and stored in the main tank 21.
  • detection means 2 configured to detect if the pressure of the compressed air exceeds predefined values.
  • compressed air pressure is meant the pressure of the compressed air in the pneumatic circuit or duct at the outlet of the main tank 21.
  • the detection means 2 comprise a first pressure switch 2a for detecting whether the pressure of the compressed air is greater than or equal to a maximum safety value (or that it reaches the maximum safety value), and a second pressure switch 2b for detecting whether the compressed air pressure is less than or equal to a minimum safety value (or that it reaches the minimum safety value).
  • the detection means 2 generate signals S1 and S2 representing if the pressure value of the compressed air reaches the minimum safety value and the maximum safety value respectively.
  • the minimum safety value corresponds to the minimum value necessary for the proper functioning of the vehicle equipment, in particular the pneumatic braking system. Note that if the compressed air pressure drops below the minimum safety value, the pneumatic braking system does not work effectively to perform the necessary braking.
  • the maximum safety value corresponds to a maximum pressure value which must not be exceeded.
  • the minimum safety value has a value of 8 bar and the maximum safety value has a value of 10 bar, these values being of course different.
  • the air generation processing unit 200 includes means for activating the compressor 20 when the pressure monitoring module 22 detects that the compressed air pressure is less than or equal to the minimum safety value in order to fill the reservoir 21 with compressed air generated by the compressor 20 and until the maximum safety value is reached. When the maximum safety value is reached, the compressor 20 is deactivated.
  • FIG. 2 represents the evolution over time of the voltage of the catenary Vc supplying the rail transport vehicle 300, the speed v of the vehicle and the pressure P of the compressed air in a railway vehicle having an air generation processing unit of the prior art. It is nevertheless described here, in order to illustrate the activation of the compressor when the pressure reaches the minimum safety value. It will be noted that the voltage of the catenary Vc has different values depending on the mode or operating state of the vehicle.
  • the diagram shows how the signals shown change over time depending on the state or mode of operation of the rail transport vehicle.
  • the vehicle 300 is in different driving phases.
  • the rail transport vehicle 300 can be in a traction phase A, a walking phase on the wander B, a braking phase C or a stop phase D.
  • the braking phase C is composed of a first electrodynamic braking phase C1 followed by a second pneumatic braking phase C2.
  • the pressure of the compressed air P remains at a value of 10 bar until the rail transport vehicle begins a pneumatic braking phase C2.
  • compressed air is used causing a drop in the value of the compressed air pressure P.
  • the pressure of the compressed air P remains substantially invariable.
  • the pressure value P decreases again and reaches a value of 8 bar at the end of the traction phase B.
  • the value of the compressed air pressure P gradually increases.
  • the compressor 20 is activated so as to fill the main tank 21 with compressed air.
  • the air generation processing unit 200 further comprises control means 23 configured to activate or deactivate the compressor 20 as a function of the signals s1, s2, coming from the detection means 2.
  • the control means 23 may comprise switching means such as relays controlled by the signals S1, S2 coming from the detection means 2.
  • the signals S1, S2 indicate whether the value of the compressed air pressure has reached the minimum safety value and the maximum safety value respectively.
  • the control means 23 generate a control signal (activation or deactivation) of the compressor 20.
  • the detection means 2 may include pressure sensors measuring the pressure of the compressed air.
  • the control means 23 determine, for example by comparison, if the pressure measured is less than or equal to predetermined values such as the minimum safety value and the maximum safety value. They generate at output, depending on the result of the comparisons, a control signal (activation / deactivation) of the compressor 20.
  • the detection means 2 are arranged so as to measure the pressure of the compressed air in the pneumatic circuit disposed at the outlet of the main tank 21 and addressing the compressed air stored in the main tank 21 to the system pneumatic braking.
  • the arrangement of the detection means is not described here, the person skilled in the art knowing the detection means, whether it be pressure switches, pressure sensors or the like.
  • the control system 100 of the air generation processing unit 200 includes means 10 for determining the operating state of the vehicle.
  • the means 10 for determining the operating state of the vehicle comprise an accelerometer, the state or operating mode of the vehicle being able to be determined as a function of the signals coming from the accelerometer.
  • the control system 100 can know whether the rail transport vehicle 300 is in a phase of traction A, of wandering B, of braking C or at stop D.
  • the means for determining the operating state of the vehicle may include different means.
  • the determination means can be configured to determine the operating state of the vehicle as a function of other parameters such as a traction force, a braking force, a distance traveled by the vehicle or the speed at which the vehicle is traveling.
  • parameters can be used independently or combined with one another.
  • these parameters could be combined with a signal representative of the state of opening or closing of the doors of the rail transport vehicle 300.
  • the operating state of the rail transport vehicle can be determined as a function of a voltage value of the electrical network supplying the rail transport vehicle 300.
  • the means for determining the operating state of 'A vehicle being means known to those skilled in the art, they will not be described in more detail here.
  • the control system 100 receives information or signal indicative of the voltage of the electrical network Vc supplying the rail transport vehicle 300 or voltage of the catenary Vc.
  • This information Vc comes from a voltage control module 400 intended to obtain this signal Vc.
  • the voltage control module 400 includes a voltage sensor measuring the voltage of the electrical network Vc supplying the rail transport vehicle.
  • the control system 100 also receives, from the pressure monitoring module 22, information Ip relating to the pressure of the compressed air P generated by the compressor 20.
  • the control system 100 includes means for determining 1 1 configured to determine whether the pressure of the compressed air P is less than or equal to a threshold value as a function of the information Ip relating to the pressure of compressed air P coming from the pressure monitoring module 22.
  • the control system 100 is configured to generate an activation signal of the compressor 20 when the means 10 for determining the operating state of the rail transport vehicle 300 determine that the vehicle 300 is in the braking operating state C and that the determination means 1 1 determine that the pressure of the compressed air P is less than or equal to the threshold value.
  • the threshold value is greater than the minimum safety value and therefore the compressor 20 is activated before the pressure of the compressed air P reaches the minimum safety value.
  • the threshold value is between 8.5 and 9.5 bar, and is preferably 9 bar.
  • the information relating to the compressed air pressure P is a signal representing a pressure value.
  • the pressure monitoring module 22 includes pressure measuring means 2c, such as a voltage sensor, measuring the pressure of the compressed air P.
  • the control system 100 it is configured in this mode of embodiment, to determine whether the measured air pressure value P is less than or equal to the threshold value, and to activate or deactivate the compressor 20 accordingly.
  • the control system 100 when the determination means 11 determine that the pressure value measured by the pressure monitoring module 22 is less than equal to the threshold value, and that the determination means 10 of the operating state of the vehicle 300 determine that the vehicle is in braking state C, the control system 100 generates an activation signal of the compressor 20.
  • the control system 100 When either the measured pressure value P is not less than or equal to the threshold value, or the vehicle is not in the braking state C, the control system 100 generates a deactivation signal for the compressor 20. In other words, when the two aforementioned conditions (pressure less than or equal to the threshold value and vehicle in the braking state) are fulfilled, the control system 100 activates the compressor 20.
  • the information relating to the compressed air pressure P coming from the pressure monitoring module 22 is a signal indicating that the compressed air pressure is less than or equal to the threshold value.
  • the pressure monitoring module 22 includes an additional pressure switch 2c.
  • the control system 100 receiving this information determines that the threshold value is exceeded. In this case, if the means for determining the state of the vehicle 300 determine that the vehicle 300 is in the braking state C, the control system 100 activates the compressor 20 in order to fill the main tank 21.
  • the control system 100 activates the compressor 20 by means of a variable frequency device 500.
  • the variable frequency device 500 is configured to control the operation of the variable speed compressor. Thanks to this variable frequency device, the compressor 20 can be activated at different speeds, so as to generate different amounts of compressed air in the same period of time. The operation of this device is not described further here since it is known to those skilled in the art.
  • control system is further configured to control the supply of the compressor with recovered energy while the vehicle is in the braking state.
  • vehicle includes means for recovering, and possibly storing (not shown), the energy produced during the braking phases.
  • the energy recovered during the electrodynamic braking phases can be reinjected into the catenary so that the energy is used by other vehicles powered by the same electrical network.
  • FIG. 4 represents steps of the method for controlling an air treatment and generation unit 200 in a rail transport vehicle 300 according to one embodiment. The steps are implemented by a control system 100 such as that described above.
  • the method comprises a first determination step E1 intended to determine the operating state of the electric rail vehicle 300 and a second determination step E2 intended to determine whether the pressure of the compressed air P is less than or equal to a threshold value , the threshold value being greater than the minimum safety value.
  • the control method further comprises a step E3 of generating a control signal intended for activating or deactivating the compressor 20.
  • the generation of the signal E3 is implemented according to the results of the determination steps E1, E2.
  • the control signal Sc generated in the generation step E2 is an activation signal of the compressor.
  • control signal Sc generated in the generation step E3 is a deactivation signal of the compressor 20.
  • control signal Sc generated in the generation step E3 is also directed to the variable frequency device 500 so that the compressor 20 is controlled in operation by means of this device 500.
  • the method Prior to the implementation of the second determination step E2, the method comprises the reception E0 of information Ip relating to the pressure of the compressed air coming from the pressure monitoring module 22. This information being used by the system 100 to determine, in the second determination step E2, whether the pressure of the compressed air generated is less than or equal to the threshold value.
  • the method further comprises receiving E00 of information indicative of the voltage of the electrical supply network Vc of the rail transport vehicle.
  • the method can also include the use E4 of the energy coming from the power supply network for the activation of the compressor 20, when the determined network voltage Vc is greater than a nominal voltage value.
  • the recovery of the energy originating from the electrodynamic braking phases and the reinjection of this recovered energy into the catenary are characteristics known to those skilled in the art and do not need to be described here.
  • the value of the voltage of the network Vc of electrical power received can be used in the first determination step E1 to determine the operating state of the vehicle 300.
  • FIG. 3 illustrates the evolution over time of the same signals as those shown in Figure 2 when the rail transport vehicle 300 implements the invention II can be seen that at the beginning of the diagram, the pressure of l compressed air P has a value of 9 bar (threshold value) and as long as the rail transport vehicle 300 does not start a braking phase C the compressor is not used.
  • the control system 100 activates the compressor 20 so that, as illustrated in the portion of the curve referenced P1 in this figure, the pressure value P increases. It can also be observed that when a pneumatic braking step C2 begins with compressed air being applied to the pneumatic braking system, the value of the compressed air pressure P decreases.
  • the activation of the compressor 20 is implemented again at the next braking phase C of the rail transport vehicle 300.
  • the activation of the compressor 20 is distributed over time, the energy consumption by the unit of compressed air generation treatment 200 being distributed over time, and energy consumption peaks being thus avoided.
  • the activation of the compressor is avoided, avoiding overconsumption of energy.

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Abstract

Un systéme de contrôle d'une unitè de traitement et de gènèration d'air (200) dans un véhicule de transport ferroviaire (300), l'unitè de traitement et gènèration d'air (200) comportant un compresseur (20) générant de l'air comprimè et un module de surveillance de la pression (22) de l'air comprimè, le compresseur étant activé lorsque la pression de l'air comprimé est inférieure ou égale à une valeur minimale de sécurité, comporte des moyens de dètermination de l'ètat du véhicule (10). Le système est configuré pour déterminer, en fonction d'une information (Ip) relative à la pression provenant du module de surveillance, si la pression de l'air comprimè est infèrieure ou ègale à une valeur de seuil qui est supérieure à la valeur minimale de sécurité, et pour gènèrer un signal d'activation (Sc) du compresseur lorsque la pression de l'air comprimè est infèrieure ou ègale à la valeur de seuil et que le véhicule est en état de freinage.

Description

SYSTEME DE CONTROLE D’UNE UNITE DE TRAITEMENT ET DE GENERATION D’AIR DANS UN VEHICULE DE TRANSPORT FERROVIAIRE
La présente invention concerne un système de contrôle d’une unité de traitement et de génération d’air dans un véhicule de transport ferroviaire.
Elle concerne en outre un véhicule de transport ferroviaire comportant un tel système de contrôle, ainsi qu'un procédé de contrôle de l’unité de traitement et de génération d’air.
L’invention s’applique en particulier à des véhicules de transport ferroviaire urbains, ces véhicules ayant des arrêts fréquents et par conséquent comportant de nombreuses phases de traction et de freinage.
L’unité de traitement et de génération d’air est l’un des équipements qui consomment le plus d’énergie dans un véhicule de transport ferroviaire, après le système de traction et le système de climatisation.
L’unité de traitement et de génération d’air, connue en terminologie anglo-saxonne comme AGTU (« Air Génération and Treatment Unit »), génère et stocke de l’air comprimé nécessaire pour le fonctionnement de certains équipements du véhicule, tels que des portes à ouverture/fermeture pneumatique, le mécanisme de déploiement du pantographe ou le système de freinage pneumatique, le système de freinage pneumatique restant l’équipement le plus consommateur d’air comprimé. Dans le cas de véhicules avec des arrêts fréquents la consommation d’air comprimé par le système de freinage pneumatique est très significative.
Entre autre, l’unité de traitement et de génération d’air comporte un compresseur destiné à la génération d’air comprimé, cet air comprimé étant stocké dans un réservoir. Le réservoir fournit en air le système de freinage pneumatique à travers un conduit principal reliant le réservoir et le système de freinage pneumatique.
Outre le système de freinage pneumatique, un véhicule de transport ferroviaire comporte un système de freinage électrodynamique. En général, le système de freinage électrodynamique est utilisé lorsque le véhicule avance à haute ou moyenne vitesse et le système de freinage pneumatique lorsqu’il avance à basse vitesse et ce jusqu’à l’arrêt complet du véhicule.
Il est connu de récupérer de l’énergie électrique produite dans des phases de freinage, en particulier dans des phases de freinage mises en œuvre par le système de freinage électrodynamique. En effet, l’énergie cinétique du véhicule se transforme en énergie électrique, qui peut être récupérée pour être utilisée dans des équipements de ce même véhicule ou d’autres véhicules alimentés par le même réseau d’alimentation électrique que le véhicule produisant de l’énergie.
Ainsi, le véhicule de transport ferroviaire peut réinjecter dans la caténaire l’énergie électrique générée pendant l’utilisation du système de freinage électrodynamique. Pour ce faire, la caténaire doit être réceptive, c’est- à-dire qu’il existe un autre véhicule électrique alimenté par le même réseau d’alimentation électrique ayant besoin d’énergie.
Si l’énergie électrique récupérée ne peut être ni stockée, ni utilisée, ni réinjectée dans la caténaire, des rhéostats dissipent cette énergie électrique sous forme de chaleur. L’énergie du freinage est alors perdue.
Le système de freinage pneumatique comporte typiquement un ou plusieurs cylindres de frein pneumatiques contrôlant la force de freinage à appliquer entre les sabots et les disques de freinage. Lors du freinage au moyen du système de freinage pneumatique, de l’air comprimé est appliqué au cylindre de frein.
Afin de garantir la présence d’air comprimé en quantité suffisante pour le bon fonctionnement des équipements du véhicule, en particulier du système de freinage pneumatique, sans dépasser une quantité maximale de compression, la pression de l’air généré par le compresseur, en particulier dans le conduit pneumatique principal, c’est-à-dire en sortie du réservoir principal, doit être comprise entre deux valeurs limites de sécurité, typiquement entre 8 et 10 bar. Ces valeurs limites de pression sont surveillées au moyen d’un module de surveillance de pression détectant le dépassement de valeurs de pression prédéfinies. Ce module peut comporter par exemple des pressostats. Lorsque la pression atteint la valeur minimale de sécurité (8 bar par exemple), le compresseur de l’unité de traitement et génération d’air comprimé est activé (ou mis en fonctionnement) jusqu’à ce que la pression atteigne la pression maximale (10 bar par exemple). Lorsque la pression atteint la valeur maximale de sécurité (10 bar par exemple), le compresseur est désactivé.
Dans un fonctionnement classique de l’unité de traitement et génération de l’air, le compresseur est activé tous les 3 ou 4 arrêts du véhicule. En général, la valeur minimale de sécurité est atteinte lorsque le véhicule a consommé de l’air lors de son freinage pour un arrêt en station.
Ainsi, dans des véhicules faisant de courts arrêts en station, une phase de traction commence alors que le compresseur d’air est toujours en fonctionnement.
Ceci représente une consommation électrique importante du véhicule, engendrant une détérioration de la tension provenant du réseau d’alimentation (tension de la caténaire), et notamment aux heures de pointe pendant lesquelles fonctionnent de nombreux véhicules, contribuant ainsi encore plus à la baisse de tension de la caténaire et au stress du réseau électrique. Dans les situations les plus critiques, cette situation peut détériorer le réseau d’alimentation.
La présente invention a pour but de gérer l’unité de traitement et génération d’air comprimé de manière plus efficace.
A cet effet, l’invention vise, selon un premier aspect, un système de contrôle d’une unité de traitement et de génération d’air dans un véhicule de transport ferroviaire, l’unité de traitement et génération d’air comportant un compresseur destiné à générer de l’air comprimé, un réservoir principal stockant l’air généré par ledit compresseur, un module de surveillance de la pression d’air comprimé généré, le compresseur étant activé lorsque le module de surveillance de la pression détecte que la pression de l’air comprimé généré est inférieure ou égale à une valeur minimale de sécurité.
Selon l’invention, le système de contrôle comporte des moyens de détermination de l’état du véhicule de transport ferroviaire et il est configuré pour déterminer, en fonction d’une information relative à la pression provenant dudit module de surveillance de la pression, si la pression de l’air comprimé généré par ledit compresseur est inférieure ou égale à une valeur de seuil, ladite valeur de seuil étant supérieure à ladite valeur minimale de sécurité, et pour générer un signal d’activation du compresseur lorsqu’il est déterminé que la pression de l’air comprimé est inférieure ou égale à ladite valeur de seuil et que le véhicule est en état de freinage.
Ainsi, le module de surveillance de la pression de l’air comprimé permet d’assurer que le réservoir ait une quantité prédéterminée d’air comprimé de manière à pouvoir garantir que les différents équipements du véhicule de transport ferroviaire soient fournis en air, et en particulier le système de freinage pneumatique.
Grâce aux caractéristiques du système de contrôle, le compresseur est activé afin de remplir le réservoir avant que la réserve d’air comprimé n’arrive à la valeur minimale de sécurité, le remplissage du réservoir étant mis en œuvre lorsque le véhicule se trouve en phase de freinage.
Par conséquent, le réservoir principal est rempli à l’avance, sans attendre que la valeur minimale de sécurité soit atteinte, et ce pendant des phases de freinage du véhicule, les phases de freinage n’étant pas des phases pendant lesquelles le véhicule consomme de l’énergie, mais plutôt étant des phases pendant lesquelles le véhicule génère de l’énergie.
La consommation d’énergie par le système générateur d’air comprimé pendant la phase de freinage du véhicule permet de répartir la consommation d’énergie du véhicule de transport ferroviaire pendant les différentes phases de fonctionnement et d’éviter de mettre en fonctionnement l’unité de traitement et génération d’air, qui est l’un des équipements consommant le plus d’énergie, pendant les phases consommatrices d’énergie, telle que la phase de traction qui est la phase pendant laquelle le véhicule consomme le plus d’énergie.
En outre, lorsque le véhicule de transport ferroviaire est équipé d’un dispositif de récupération de l’énergie de freinage, l’énergie récupérée pendant la phase de freinage électrodynamique peut être utilisée pour activer le compresseur d’air et ainsi réduire la consommation d’énergie du véhicule. Selon une caractéristique, les moyens de détermination de l’état du véhicule comportent un accéléromètre, et génèrent un signal d’état représentatif de l’état du véhicule en fonction des signaux provenant de l’accéléromètre.
L’information provenant de l’accéléromètre permet au système de contrôle de déterminer dans quelle phase de fonctionnement ou mode de déplacement se trouve le véhicule de transport ferroviaire. Le système de contrôle utilise l’information de l’accéléromètre pour enclencher ou pas le fonctionnement du compresseur.
Dans d’autres modes de réalisation, l’état du véhicule peut être déterminé par d’autres moyens qu’un accéléromètre. Par exemple, par des moyens mesurant au moins un paramètre parmi une force de traction, une force de freinage, une distance, un courant ou une vitesse.
Dans d’autres modes de réalisation, les moyens de détermination peuvent utiliser des informations concernant l’ouverture ou la fermeture des portes.
Dans des véhicules dans lesquels l’énergie générée pendant les phases de freinage électrodynamique est récupérée, cette énergie peut être surveillée afin de déterminer si le véhicule est en phase de freinage, par exemple au moyen d’une mesure d’un courant.
Selon une caractéristique, l'information relative à la pression provenant du module de surveillance de pression est un signal représentatif d'une valeur de pression mesuré par le module de surveillance de pression.
L’information provenant du module de surveillance de pression peut être une valeur de pression mesurée par des moyens de mesure destinés à mesurer la pression de l’air comprimé généré par le compresseur et stocké dans le réservoir principal. Le système de contrôle peut ainsi déterminer si la pression de l’air est inférieure ou égale à une valeur de seuil et activer le compresseur en conséquence.
Selon une caractéristique, l’information relative à la pression provenant du module de surveillance de pression est un signal indiquant si la pression de l’air comprimé a atteint ou pas ladite valeur de seuil. L’information provenant du module de surveillance de pression peut être un signal indiquant que la pression de l’air comprimé est inférieure ou égale à la valeur de seuil. Le système de contrôle, recevant cette information peut activer le compresseur en conséquence.
Selon une caractéristique, le système de contrôle est en outre configuré pour recevoir un signal indicatif de la tension du réseau électrique alimentant le véhicule de transport ferroviaire provenant d’un module de contrôle de tension.
Ce signal indiquant la tension du réseau électrique peut être utilisé par le système de contrôle afin de déterminer l’état du véhicule. En effet, ce signal indicatif de la tension du réseau d’alimentation électrique obtenu peut représenter une indication de l’état du véhicule.
Par ailleurs, lorsque le véhicule de transport ferroviaire est équipé d’un dispositif de récupération de l’énergie de freinage, l’énergie récupérée pendant la phase de freinage électrodynamique peut être utilisée, en fonction du signal provenant du module de contrôle de tension, pour alimenter l’unité de traitement et génération d’air et ainsi réduire la consommation d’énergie du véhicule.
Dans un mode de réalisation, les module de contrôle de tension comportent un capteur de tension mesurant la tension du réseau électrique alimentant le véhicule de transport ferroviaire.
Selon une caractéristique, le signal d’activation du compresseur est adressé à un dispositif à fréquence variable configuré pour commander le fonctionnement du compresseur à vitesse variable.
Ce dispositif permet d’activer le compresseur à des vitesses différentes afin d’adapter son fonctionnement par exemple en fonction du temps disponible pour remplir le réservoir principal. Par exemple, si le réservoir principal doit être rempli rapidement, le compresseur est commandé en fonctionnement à vitesse élevée.
Lorsque le véhicule de transport ferroviaire est équipé d’un dispositif de récupération de l’énergie de freinage, cette caractéristique permet de récupérer plus d’énergie lors de la phase de freinage électrodynamique et ainsi d’améliorer le rendement du dispositif. Selon une caractéristique, le système de contrôle est configuré en outre pour commander l'alimentation du compresseur avec de l’énergie récupéré pendant que le véhicule est en état de freinage.
Cette caractéristique peut être mise en œuvre si le véhicule a des moyens de récupérer l’énergie produite pendant les phases de freinage.
La présente invention concerne selon un deuxième aspect, une unité de traitement et de génération d’air comprimé comportant un compresseur destinée à générer de l’air comprimé, un réservoir principal stockant de l’air généré par ledit compresseur, un module de surveillance de la pression de l’air comprimé généré, le compresseur étant activé lorsque le module de surveillance de la pression détecte que la pression de l’air comprimé généré est inférieure ou égale à une valeur minimale de sécurité.
Selon l’invention, l’unité de traitement et de génération d’air comprimé comporte des moyens de génération configurés pour déterminer si la pression de l’air comprimé est inférieure ou égale à une valeur de seuil qui est supérieure ou égale à ladite valeur minimale de sécurité, et un système de contrôle conforme à l’invention.
Par pression de l’air comprimé on entend la pression de l’air comprimé dans un circuit pneumatique disposé à la sortie du réservoir principale et communicant le réservoir principal avec le système de freinage pneumatique du véhicule de transport ferroviaire.
Selon une caractéristique, le module de surveillance comporte de moyens de détection générant une information relative à la pression d’air comprimé, les moyens de génération (1 1 ) déterminant si la pression de l’air comprimé est inférieure ou égale à la valeur de seuil en fonction de l’information relative à la pression d’air comprimé provenant des moyens de détection.
Par exemple, les moyens de détection comportent un pressostat, l’information relative à la pression d’air comprimé comportant un signal indiquant si la pression de l’air comprimé a atteint ou pas la valeur de seuil.
Dans un mode de réalisation, module de surveillance de la pression de l’air comprimé comporte en outre un pressostat détectant si la pression de l’air comprimé est inférieure ou égale à une valeur minimale de sécurité. Lorsque le premier pressostat détecte ce cas, le compresseur est activé afin de faire augmenter la pression de l’air comprimé, cette pression ayant atteint la valeur minimale de sécurité.
Selon une caractéristique, le module de surveillance comporte de moyens de mesure de la pression, l’information relative à la pression d’air comprimé étant un signal représentatif d’une valeur de pression mesurée par lesdits moyens de mesure.
La présente invention concerne selon un troisième aspect, un véhicule de transport ferroviaire comportant un système de contrôle d’une unité de traitement et de génération d’air et/ou une unité de traitement et de génération d’air conforme à l’invention.
On notera que le véhicule de transport ferroviaire peut comporter une unité de traitement et de génération équipé d’un système de contrôle conforme à l’invention ou alors une unité de traitement et de génération conforme à l’invention.
Autrement dit, dans un mode de réalisation, un véhicule ayant une unité de traitement et de génération peut être équipé avec un système de contrôle de l’unité de traitement et de génération conforme à l’invention. Ceci peut être le cas d’un véhicule de transport ferroviaire qui est mis à jour et pour lequel il y a un souhait d’optimisation de la commande de l’unité de traitement et de génération.
Dans un autre mode de réalisation, un véhicule peut être équipé avec une unité de traitement et de génération conforme à l’invention.
Selon une caractéristique, le véhicule de transport ferroviaire comporte un dispositif de récupération de l’énergie de freinage.
Dans ce type de véhicule, l’énergie générée pendant les phases de freinage électrodynamiques est récupérée et utilisée pour l’alimentation de l’unité de traitement et de génération d’air, en particulier pour alimenter le compresseur lorsqu’il est mis en fonctionnement pour produire de l’air.
L’activation du compresseur état mise en œuvre lorsque le véhicule est en état de freinage, l’énergie utilisée pour cette activation peut provenir de l’énergie récupérée dans ce type de véhicules. La présente invention concerne, selon un quatrième aspect, un procédé de contrôle d’une unité de traitement et de génération d’air dans un véhicule de transport ferroviaire l’unité de traitement et génération d’air comportant un compresseur destiné à générer de l’air comprimé, un réservoir principal stockant l’air généré par ledit compresseur, un module de surveillance de pression de la pression de l’air comprimé généré, le procédé comportant l’activation du compresseur lorsque le module de pression détecte que la pression de l’air comprimé générée est inférieure ou égale à une valeur minimale de sécurité.
Selon l’invention, le procédé de contrôle comporte en outre :
- une première étape de détermination destinée à déterminer l’état du véhicule électrique ferroviaire ;
- une seconde étape de détermination destiné à déterminer, en fonction d’une information provenant du module de pression, si la pression de l’air comprimé généré est inférieure ou égale à une valeur de seuil, cette valeur de seuil étant supérieure à ladite valeur minimale de sécurité ; et
- la génération d’un signal de commande en fonction des résultats des étapes de détermination ledit signal de commande généré étant un signal d’activation du compresseur lorsqu’à la première étape de détermination il est déterminé que le véhicule est en état de freinage et qu’à la seconde étape de
détermination il est déterminé que la pression de l’air comprimé généré est inférieure ou égale à la valeur de seuil.
Selon une caractéristique, le procédé de contrôle comporte en outre la réception de la valeur tension du réseau d’alimentation électrique du véhicule de transport ferroviaire et la récupération de l’énergie provenant du réseau d’alimentation électrique lorsque la tension du réseau est supérieure à une valeur de tension nominale.
Le procédé de contrôle, l’unité de traitement et de génération d’air comprimé et le véhicule de transport ferroviaire présentent des caractéristiques et avantages analogues à ceux décrits précédemment en relation avec le système de contrôle. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après.
Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs :
- la figure 1 est un schéma représentant une unité de traitement et de
génération d’air comprimé et un système de contrôle de cette unité conforme à un mode de réalisation de l’invention ;
- les figures 2 et 3 illustrent un exemple d’évolution dans le temps de certains signaux générés dans l’unité de traitement et génération d’air et le système de contrôle ; et
- la figure 4 illustre des étapes d’un procédé de contrôle d’une unité de traitement et de génération d’air conforme à un mode de réalisation de l’invention.
L’invention s’applique particulièrement aux véhicules de transport ferroviaire urbain, comme par exemple des métros et tramways. Néanmoins, elle peut être utilisée dans tout autre type de véhicule de transport ferroviaire.
[Fig. 1 ] La figure 1 représente une unité de traitement et de génération d’air 200 et un système de contrôle 100 conforme à un mode de réalisation de l’invention.
L’unité de traitement de génération d’air 200 est un équipement d’un véhicule de transport ferroviaire 300, destiné à générer et stocker de l’air comprimé nécessaire pour le fonctionnement de certains équipements du véhicule, tel que le système de freinage pneumatique (non représenté).
Le système de contrôle 100 commande certaines fonctionnalités de l’unité de traitement et de génération d’air 200 comme il sera décrit ci-dessous.
Dans le mode de réalisation représenté, l’unité de traitement et de génération d’air 200 et le système de contrôle 100 sont deux instances séparées. Néanmoins, dans d’autres modes de réalisation l’unité de traitement et de génération d’air est équipé avec le système de contrôle formant une unique instance, pouvant équiper un véhicule ou pouvant remplacer une unité de traitement de génération d’air existante par une unité de traitement de génération d’air conforme à l’invention. En outre, il est possible d’équiper un véhicule de transport ferroviaire ayant une unité de traitement de génération d’air existante avec un système de contrôle conforme à l’invention.
L’unité de traitement de génération d’air 200 comporte, entre autres, un compresseur 20 destiné à générer de l’air comprimé et un réservoir principal
21 stockant de l’air généré par le compresseur 20. Le réservoir principal 21 fournit en air comprimé le système de freinage pneumatique du véhicule 300, à travers un circuit ou conduit pneumatique (non représenté).
L’unité de traitement de génération d’air 200 comporte en outre un module de surveillance de pression 22 destiné à surveiller la pression de l’air comprimé généré par le compresseur 20 et stocké dans le réservoir principal 21 .
Dans un mode de réalisation, le module de surveillance de pression
22 comporte des moyens de détection 2 configurés pour détecter si la pression de l’air comprimé dépasse des valeurs prédéfinies.
On entend par pression de l’air comprimé, la pression de l’air comprimé dans le circuit ou conduit pneumatique en sortie du réservoir principal 21 .
Dans un mode de réalisation, les moyens de détection 2 comportent un premier pressostat 2a pour détecter si la pression de l’air comprimé est supérieure ou égale à une valeur maximale de sécurité (ou qu’elle atteint la valeur maximale de sécurité), et un deuxième pressostat 2b pour détecter si la pression d’air comprimé est inférieure ou égale à une valeur minimale de sécurité (ou qu’elle atteint la valeur minimale de sécurité).
Le positionnement des pressostats 2a, 2b n'est pas précisé ici dès lors que ce type de dispositifs est connu de l'homme du métier.
Les moyens de détection 2 génèrent des signaux S1 et S2 représentants si la valeur de pression de l’air comprimé atteint respectivement la valeur minimale de sécurité et la valeur maximale de sécurité.
La valeur minimale de sécurité correspond à la valeur minimale nécessaire pour le bon fonctionnement des équipements du véhicule, en particulier du système de freinage pneumatique. On notera que si la pression d’air comprimé descend sous la valeur minimale de sécurité, il se peut que le système de freinage pneumatique ne fonctionne pas efficacement pour effectuer les freinages nécessaires. La valeur maximale de sécurité correspond à une valeur maximale de pression qui ne doit pas être dépassée.
Typiquement, la valeur minimale de sécurité présente une valeur de 8 bar et la valeur maximale de sécurité une valeur de 10 bar, ces valeurs pouvant être bien entendu différentes.
Comme il va être décrit ci-dessous, l’unité de traitement de génération d’air 200 comporte des moyens pour activer le compresseur 20 lorsque le module de surveillance de pression 22 détecte que la pression d’air comprimé est inférieure ou égale à la valeur minimale de sécurité afin de remplir le réservoir 21 avec de l’air comprimé généré par le compresseur 20 et jusqu’à ce que la valeur maximale de sécurité soit atteinte. Lorsque la valeur maximale de sécurité est atteinte, le compresseur 20 est désactivé.
[Fig. 2] Ce fonctionnement est représenté par la figure 2. La figure 2 représente l’évolution dans le temps de la tension de la caténaire Vc alimentant le véhicule de transport ferroviaire 300, de la vitesse v du véhicule et de la pression P de l'air comprimé dans un véhicule ferroviaire ayant une unité de traitement de génération d’air de l’art antérieur. Elle est néanmoins décrite ici, afin d’illustrer l’activation du compresseur lorsque la pression atteint la valeur minimale de sécurité. On notera que la tension de la caténaire Vc présente des valeurs différentes en fonction du mode ou état de fonctionnement du véhicule.
Le schéma montre comment les signaux représentés évoluent dans le temps en fonction de l’état ou le mode de fonctionnement du véhicule de transport ferroviaire.
On notera que l’évolution des signaux illustre un exemple, la forme des valeurs des signaux peuvent être différentes de celles représentées.
Dans le schéma sont représentés différents états ou modes de fonctionnement. En fonction de l'état ou mode de fonctionnement, le véhicule 300 se trouve dans des phases de conduite différentes. Ainsi, le véhicule de transport ferroviaire 300 peut être dans une phase de traction A, une phase de marche sur l’erre B, une phase de freinage C ou une phase d’arrêt D. La phase de freinage C est composé d'une première phase de freinage électrodynamique C1 suivie d'une seconde phase de freinage pneumatique C2.
Dans l’exemple représenté, la pression de l’air comprimé P reste à une valeur de 10 bar jusqu’à ce que le véhicule de transport ferroviaire débute une phase de freinage pneumatique C2. Dans cette phase de freinage pneumatique C2, de l’air comprimé est utilisé provoquant une chute dans la valeur de la pression d’air comprimé P.
Dans l’exemple représenté, pendant les phases de traction A, de marche sur l’erre B et de freinage électrodynamique C1 , la pression de l’air comprimé P reste sensiblement invariable. Lorsqu’une nouvelle phase de freinage pneumatique C2 débute, la valeur de pression P diminue une nouvelle fois et atteint une valeur de 8 bar à la fin de la phase de traction B. A cet instant, la valeur de la pression d’air comprimé P augmente progressivement. En effet, lorsque la pression d’air comprimé P atteint la valeur minimale de sécurité, le compresseur 20 est activé de manière à remplir le réservoir principal 21 avec de l’air comprimé.
En revenant à la figure 1 , l’unité de traitement de génération d’air 200 comporte en outre des moyens de contrôle 23 configurés pour activer ou désactiver le compresseur 20 en fonction des signaux s1 , s2, provenant des moyens de détection 2.
Dans un mode de réalisation, dans lequel les moyens de détection 2 comportent des pressostats, les moyens de contrôle 23 peuvent comporter des moyens de commutation tels que des relais commandés par les signaux S1 , S2 provenant des moyens de détection 2. Les signaux S1 , S2, indiquent si la valeur de la pression d’air comprimé a atteint la valeur minimale de sécurité et la valeur maximale de sécurité respectivement. En fonction des signaux S1 , S2, les moyens de contrôle 23 génèrent un signal de commande (d’activation ou de désactivation) du compresseur 20.
Dans un autre mode de réalisation, les moyens de détection 2 peuvent comporter des capteurs de pression mesurant la pression de l’air comprimé. Dans ce mode de réalisation, les moyens de contrôle 23 déterminent, par exemple par une comparaison, si la pression mesurée est inférieure ou égale à des valeurs prédéterminées telles que la valeur minimale de sécurité et la valeur maximale de sécurité. Ils génèrent en sortie, en fonction du résultat des comparaisons, un signal de commande (activation/désactivation) du compresseur 20.
Selon un mode de réalisation, les moyens de détection 2 sont disposés de manière à mesurer la pression de l’air comprimé dans le circuit pneumatique disposé à la sortie du réservoir principal 21 et adressant l’air comprimé stocké dans le réservoir principal 21 au système de freinage pneumatique.
La disposition des moyens de détection n’est pas décrite ici, l’homme du métier connaissant les moyens de détection, que ce soit des pressostats, des capteurs de pression ou autres.
Le système de contrôle 100 de l’unité de traitement de génération d’air 200 comporte des moyens de détermination 10 de l’état de fonctionnement du véhicule.
Dans un mode de réalisation, les moyens de détermination 10 de l’état de fonctionnement du véhicule comportent un accéléromètre, l’état ou mode de fonctionnement du véhicule pouvant être déterminé en fonction des signaux provenant de l’accéléromètre. Autrement dit, en fonction de l’information d’accélération provenant de l’accéléromètre 10, le système de contrôle 100 peut connaître si le véhicule de transport ferroviaire 300 est dans une phase de traction A, de marche en erre B, de freinage C ou à l’arrêt D.
Dans d’autres modes de réalisation, les moyens de détermination de l’état de fonctionnement du véhicule peuvent comporter des moyens différents. Ainsi, selon des modes de réalisation, les moyens de détermination peuvent être configurés pour déterminer l’état de fonctionnement du véhicule en fonction d’autres paramètres telle qu’une force de traction, une force de freinage, une distance parcourue par le véhicule ou la vitesse à laquelle circule le véhicule. Dans des modes de réalisation, des paramètres peuvent être utilisés indépendamment ou combinés entre eux. En outre, ces paramètres pourraient être combinés à un signal représentatif de l’état d’ouverture ou de fermeture des portes du véhicule de transport ferroviaire 300. Dans un autre mode de réalisation, l’état de fonctionnement du véhicule de transport ferroviaire peut être déterminé en fonction d’une valeur de tension du réseau électrique alimentant le véhicule de transport ferroviaire 300. Les moyens de détermination de l’état de fonctionnement d’un véhicule étant des moyens connus de l’homme du métier, ils ne seront pas décrits plus en détail ici.
Dans un mode de réalisation tel que celui représenté à la figure 1 , le système de contrôle 100 reçoit une information ou signal indicatif de la tension du réseau électrique Vc alimentant le véhicule de transport ferroviaire 300 ou tension de la caténaire Vc. Cette information Vc provient d’un module de contrôle de tension 400 destinés à obtenir ce signal Vc. Selon un mode de réalisation, le module de contrôle de tension 400 comporte un capteur de tension mesurant la tension du réseau électrique Vc alimentant le véhicule de transport ferroviaire.
Le système de contrôle 100 reçoit en outre, de la part du module de surveillance de la pression 22, une information Ip relative à la pression de l’air comprimé P généré par le compresseur 20. Le système de contrôle 100 comporte des moyens de détermination 1 1 configurés pour déterminer si la pression de l’air comprimé P est inférieure ou égale à une valeur de seuil en fonction de l’information Ip relative à la pression d’air comprimé P provenant du module de surveillance de la pression 22.
Le système de contrôle 100 est configuré pour générer un signal d’activation du compresseur 20 lorsque les moyens de détermination 10 de l’état de fonctionnement du véhicule de transport ferroviaire 300 déterminent que le véhicule 300 est en état de fonctionnement de freinage C et que les moyens de détermination 1 1 déterminent que la pression de l’air comprimé P est inférieure ou égale à la valeur de seuil.
La valeur de seuil est supérieure à la valeur minimale de sécurité et par conséquent le compresseur 20 est activé avant que la pression de l’air comprimé P atteigne la valeur minimale de sécurité.
A titre d’exemple nullement limitatif, la valeur de seuil est comprise entre 8,5 et 9,5 bar, et est de préférence de 9 bar.
Dans un mode de réalisation, l’information relative à la pression d’air comprimé P est un signal représentant une valeur de pression. Dans ce mode de réalisation, le module de surveillance de pression 22 comporte des moyens de mesure de pression 2c, tel qu’un capteur de tension, mesurant la pression de l’air comprimé P. Quant au système de contrôle 100, il est configuré dans ce mode de réalisation, pour déterminer si la valeur de pression de l’air P mesurée est inférieure ou égale à la valeur de seuil, et pour activer ou désactiver le compresseur 20 en conséquence.
Ainsi, lorsque les moyens de détermination 1 1 déterminent que la valeur de pression mesurée par le module de surveillance de pression 22 est inférieure à égale à la valeur de seuil, et que les moyens de détermination 10 de l’état de fonctionnement du véhicule 300 déterminent que le véhicule est en état de freinage C, le système de contrôle 100 génère un signal d’activation du compresseur 20.
Lorsque, soit la valeur de pression P mesurée n’est pas inférieure ou égale à la valeur de seuil, ou que le véhicule n’est pas en état de freinage C, le système de contrôle 100 génère un signal de désactivation du compresseur 20. Autrement dit, lorsque les deux conditions précitées (pression inférieure ou égale à la valeur de seuil et véhicule en état de freinage) sont remplies, le système de contrôle 100 active le compresseur 20.
Dans un autre mode de réalisation, l’information relative à la pression d’air comprimé P provenant du module de surveillance de pression 22 est un signal indiquant que la pression d’air comprimé est inférieure ou égale à la valeur de seuil. Dans ce mode de réalisation, le module de surveillance de pression 22 comporte un pressostat supplémentaire 2c.
Le système de contrôle 100 recevant cette information détermine que la valeur de seuil est dépassée. Dans ce cas, si les moyens de détermination de l’état du véhicule 300 déterminent que le véhicule 300 est en état de freinage C, le système de contrôle 100 active le compresseur 20 afin de remplir le réservoir principal 21.
Dans un mode de réalisation tel que celui représenté, le système de contrôle 100 active le compresseur 20 au moyen d’un dispositif à fréquence variable 500. Le dispositif à fréquence variable 500 est configuré pour commander le fonctionnement du compresseur à vitesse variable. Grâce à ce dispositif à fréquence variable, le compresseur 20 peut être activé à des vitesses différentes, de manière à générer des quantités d’air comprimé différentes dans une même période de temps. Le fonctionnement de ce dispositif n’est pas décrit davantage ici dès lors qu’il est connu de l’homme du métier.
Dans un mode de réalisation non représenté, le système de contrôle est configuré en outre pour commander l’alimentation du compresseur avec de l’énergie récupérée pendant que le véhicule est en état de freinage. Dans ce mode de réalisation, le véhicule comporte moyens de récupérer, et éventuellement de stocker (non représentés), l’énergie produite pendant les phases de freinage.
L’énergie récupérée pendant les phases de freinage électrodynamiques peuvent être réinjectée dans la caténaire pour que l’énergie soit utilisée par d’autres véhicules alimentés par le même réseau électrique.
La récupération de l’énergie provenant des phases de freinage électrodynamiques, sont stockage, l’alimentation des équipements avec l’énergie récupérée et la réinjection de cette énergie récupérée dans la caténaire sont des caractéristiques connues de l’homme du métier et ne nécessitent pas d’être décrites ici.
[Fig. 4] La figure 4 représente des étapes du procédé de contrôle d’une unité de traitement et de génération d’air 200 dans un véhicule de transport ferroviaire 300 conforme à un mode de réalisation. Les étapes sont mises en œuvre par un système de contrôle 100 tel que celui décrit ci-dessus.
Le procédé comporte une première étape de détermination E1 destinée à déterminer l’état de fonctionnement du véhicule électrique ferroviaire 300 et une seconde étape de détermination E2 destinée à déterminer si la pression de l’air comprimé P est inférieure ou égale à une valeur de seuil, la valeur de seuil étant supérieure à la valeur minimale de sécurité.
Ces étapes peuvent être mises en œuvre simultanément ou pas, et dans des ordres différents.
Le procédé de contrôle comporte en outre une étape de génération E3 d’un signal de commande destiné à l’activation ou la désactivation du compresseur 20. La génération du signal E3 est mise en oeuvre en fonction des résultats des étapes de détermination E1 , E2.
Lorsque à la première étape de détermination E1 il est déterminé que le véhicule est dans un état de fonctionnement de freinage C et qu’à la seconde étape de détermination E1 , il est déterminé que la pression d’air comprimé P est inférieure ou égale à la valeur de seuil, le signal de commande Sc généré à l’étape de génération E2 est un signal d’activation du compresseur.
Tant que le résultat des étapes de détermination E1 et E2 n’est pas celui précité, le signal de commande Sc généré à l’étape de génération E3 est un signal de désactivation du compresseur 20.
Dans un mode de réalisation, le signal de commande Sc généré à l’étape de génération E3 est aussi dirigé au dispositif à fréquence variable 500 de manière que le compresseur 20 soit commandé en fonctionnement au moyen de ce dispositif 500.
Préalablement à la mise en œuvre de la seconde étape de détermination E2, le procédé comporte la réception E0 d’une information Ip relative à la pression de l’air comprimé provenant du module de surveillance de pression 22. Cette information étant utilisée par le système de contrôle 100 pour déterminer, à la seconde étape de détermination E2, si la pression de l’air comprimé générée est inférieure ou égale à la valeur de seuil.
Dans un mode de réalisation, le procédé comporte en outre la réception E00 d’une information indicative de la tension du réseau d’alimentation électrique Vc du véhicule de transport ferroviaire. Le procédé peut comporter en outre l’utilisation E4 de l’énergie provenant du réseau d’alimentation électrique pour l’activation du compresseur 20, lorsque la tension du réseau Vc déterminée est supérieure à une valeur de tension nominale.
Comme indiqué ci-dessus, la récupération de l’énergie provenant des phases de freinage électrodynamiques et la réinjection de cette énergie récupérée dans la caténaire sont des caractéristiques connues de l’homme du métier et ne nécessitent pas d’être décrites ici. Dans un mode de réalisation, la valeur de la tension du réseau Vc d’alimentation électrique reçue peut être utilisée à la première étape de détermination E1 pour déterminer l’état de fonctionnement du véhicule 300.
[Fig. 3] La figure 3 illustre l’évolution dans le temps des mêmes signaux que ceux représentés à la figure 2 lorsque le véhicule de transport ferroviaire 300 met en oeuvre l’invention II peut être constaté qu’en début de schéma, la pression de l’air comprimé P présente une valeur de 9 bar (valeur de seuil) et que tant que le véhicule de transport ferroviaire 300 ne débute pas une phase de freinage C le compresseur n’est pas mis en oeuvre. Lorsque le véhicule 300 débute une phase de freinage, la valeur de pression de l’air comprimé P étant égale à la valeur de seuil, le système de contrôle 100 active le compresseur 20 de manière que, comme illustré à la portion de courbe référencée P1 dans cette figure, la valeur de pression P augmente. Il peut être constaté en outre que lorsqu’une étape de freinage pneumatique C2 commence de l’air comprimé étant appliqué au système de freinage pneumatique, la valeur de la pression d’air comprimé P diminue.
L’activation du compresseur 20 est mise en oeuvre à nouveau à la prochaine phase de freinage C du véhicule de transport ferroviaire 300. Ainsi, l’activation du compresseur 20 est répartie dans le temps, la consommation d’énergie par l’unité de traitement de génération d’air comprimé 200 étant répartie dans le temps, et les pics de consommation d’énergie étant ainsi évités. En outre, comme cela peut être visualisé à la figure 3, pendant des étapes de traction, l’activation du compresseur est évitée, évitant des surconsommations d’énergie.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système de contrôle d’une unité de traitement et de génération d’air (200) dans un véhicule de transport ferroviaire (300), l’unité de traitement et génération d’air (200) comportant un compresseur (20) destinée à générer de l’air comprimé, un réservoir principal (21 ) stockant de l’air généré par ledit compresseur (20), un module de surveillance de la pression (22) de l’air comprimé généré, ledit compresseur (20) étant activé lorsque le module de surveillance de la pression (22) détecte que la pression de l’air comprimé généré est inférieure ou égale à une valeur minimale de sécurité, ledit système de contrôle (100) étant caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de détermination de l’état du véhicule de transport ferroviaire (10) et qu’il est configuré pour déterminer, en fonction d’une information (Ip) relative à la pression provenant dudit module de surveillance de la pression (22), si la pression de l’air comprimé généré par ledit compresseur (20) est inférieure ou égale à une valeur de seuil, ladite valeur de seuil étant supérieure à ladite valeur minimale de sécurité, et pour générer un signal d’activation (Sc) du compresseur (20) lorsqu’il est déterminé que la pression de l’air comprimé est inférieure ou égale à ladite valeur de seuil et que le véhicule (300) est en état de freinage.
2. Système de contrôle conforme à la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de détermination de l’état du véhicule (10) comportent un accéléromètre, et génèrent un signal d’état représentatif de l’état du véhicule en fonction des signaux provenant de l’accéléromètre.
3. Système de contrôle conforme à l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite information (Ip) relative à la pression provenant du module de surveillance de pression (22) est un signal représentatif d’une valeur de pression mesurée par ledit module de surveillance de pression (22).
4. Système de contrôle conforme à l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite information (Ip) relative à la pression provenant du module de surveillance de pression (22) est un signal indiquant si la pression de l’air comprimé a atteint ou pas ladite valeur de seuil.
5. Système de contrôle conforme à l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il est configuré pour recevoir qu’il un signal indicatif de la tension du réseau électrique (Vc) alimentant le véhicule de transport ferroviaire (300) provenant d’un module de contrôle de tension (400).
6. Système de contrôle conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que ledit module de contrôle de tension (400) comporte un capteur de tension mesurant la tension du réseau électrique (Vc) alimentant le véhicule de transport ferroviaire (300).
7. Système de contrôle conforme à l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce le signal d’activation du compresseur (20) est adressé à un dispositif à fréquence variable (500) configuré pour commander le fonctionnement du compresseur (20) à vitesse variable.
8. Unité de traitement et de génération d’air comprimé comportant un compresseur (20) destinée à générer de l’air comprimé, un réservoir principal (21 ) stockant de l’air généré par ledit compresseur (20), un module de surveillance de la pression (22) de l’air comprimé généré, ledit compresseur (20) étant activé lorsque le module de surveillance de la pression (22) détecte que la pression de l’air comprimé généré est inférieure ou égale à une valeur minimale de sécurité, l’unité de traitement et de génération d’air (200) comprimé étant caractérisée en ce qu’elle comporte des moyens de génération (1 1 ) configurés pour déterminer si la pression de l’air comprimé est inférieure ou égale à une valeur de seuil qui est supérieure ou égale à ladite valeur minimale de sécurité , et un système de contrôle (100) conforme à l’une des revendications précédentes.
9. Unité de traitement et de génération conforme à la revendication précédente caractérisé en ce que le module de surveillance de pression (22) comporte de moyens de détection (2c) générant une information relative à la pression d’air comprimé (Id), les moyens de génération (1 1 ) déterminant si la pression de l’air comprimé est inférieure ou égale à la valeur de seuil en fonction de l’information relative à la pression d’air comprimé provenant des moyens de détection (2c).
10. Unité de traitement et de génération conforme à la revendication précédente caractérisé en ce que les moyens de détection (2c) comportent un pressostat, l’information relative à la pression d’air comprimé (Id) comportant un signal indiquant si la pression de l’air comprimé a atteint ou pas la valeur de seuil.
1 1 . Unité de traitement et de génération conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que le module de surveillance comporte de moyens de mesure de la pression (2c), l’information relative à la pression d’air comprimé (Id) étant un signal représentatif d’une valeur de pression mesurée par lesdits moyens de mesure (2c).
12. Véhicule de transport ferroviaire comportant une unité de traitement et de génération d’air (200) conforme à l’une des revendications 8 à 1 1 .
13. Véhicule de transport ferroviaire comportant une unité de traitement et de génération d’air (200) et un système de contrôle de ladite unité de traitement et de génération d’air conforme à l’une des revendications 1 à 7.
14. Véhicule de transport ferroviaire conforme à la revendication 13, caractérisé en ce qu’il comporte un dispositif de récupération de l’énergie de freinage.
15. Procédé de contrôle d’une unité de traitement et de génération d’air dans un véhicule de transport ferroviaire, l’unité de traitement et génération d’air (200 comportant un compresseur (20) destiné à générer de l’air comprimé, un réservoir principal (21 ) stockant de l’air généré par ledit compresseur (20), un module de surveillance de pression (22) de la pression de l’air comprimé généré, le procédé comportant l’activation du compresseur lorsque le module de pression détecte que la pression de l’air comprimé générée est inférieure ou égale à une valeur minimale de sécurité, et étant caractérisé en ce qu’il comporte en outre:
- une première étape de détermination (E1 ) destinée à déterminer l’état du véhicule électrique ferroviaire (300) ;
- une seconde étape de détermination (E2) destiné à déterminer, en fonction d’une information provenant du module de pression, si la pression de l’air comprimé généré est inférieure ou égale à une valeur de seuil, cette valeur de seuil étant supérieure à ladite valeur minimale de sécurité ; et - la génération (E3) d’un signal de commande en fonction des résultats des étapes de détermination (E1 , E2) ledit signal de commande généré étant un signal d’activation du compresseur (20) lorsqu’à la première étape de
détermination il est déterminé que le véhicule est en état de freinage (C) et qu’à la seconde étape de détermination il est déterminé que la pression de l’air comprimé généré est inférieure (ou égale) à la valeur de seuil.
16. Procédé de contrôle conforme à la revendication 15, caractérisé en ce qu’il comporte en outre la réception (E00) de la valeur tension du réseau (Vc) d’alimentation électrique du véhicule de transport ferroviaire (300) et la récupération de l’énergie (E4) provenant du réseau d’alimentation électrique lorsque la tension du réseau (Vc) est supérieure à une valeur de tension nominale.
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