DISPOSITIF MULTIFONCTION POUR SYSTÈME FERROVIAIRE DE CAPTAGE DE COURANT |
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| 申请号 | EP05290282.2 | 申请日 | 2005-02-09 | 公开(公告)号 | EP1564064B1 | 公开(公告)日 | 2016-08-03 |
| 申请人 | Faiveley Transport; | 发明人 | Cisse, Olivier; | ||||
| 摘要 | |||||||
| 权利要求 | |||||||
| 说明书全文 | L'invention concerne un dispositif destiné à être utilisé dans les systèmes de captage de courant pour matériel roulant ferroviaire, et en particulier les systèmes de captage de courant pour des locomotives, des autorails et des motrices ferroviaires à circuit de traction multi-tension. D'une manière générale, les matériels roulant ferroviaires à circuit de traction multi-tension peuvent être alimentés par du courant continu ou alternativement par du courant monophasé. Un circuit de traction multi-tension peut ainsi être alimenté à partir de courants électriques captés sur une ligne caténaire à courant continu (dont la tension est par exemple de 1500 Volt ou de 3000 Volt) ou alternativement à partir de courants électriques captés sur une ligne caténaire à courant monophasé (dont la tension est par exemple de 15000 Volt à 16 2/3 Hertz ou encore de 25000 Volt à 50 Hertz). La captation du courant sur la ligne caténaire est assurée par un appareil dit pantographe comprenant une structure articulée fixée sur le toit d'une rame ferroviaire, le courant ainsi capté étant véhiculé par une ligne d'alimentation électrique dite ligne de toiture. Un pantographe continu (PTC) est ainsi utilisé pour capter le courant d'une ligne caténaire à courant continu. Alternativement, un pantographe monophasé (PTM) est utilisé pour capter le courant d'une ligne caténaire à courant monophasé. Dans le cadre des matériels ferroviaires à circuit de traction multi-tension, la ligne de toiture disposée en toiture du matériel roulant comporte, d'une manière générale, un pantographe continu PTC et un pantographe monophasé PTM, de manière à ce que ledit circuit de traction puisse être alimenté quelque soit le type de courant, continu ou monophasé, véhiculé par la ligne caténaire. La Sur cette figure, les références 1 et 2 représentent respectivement un ligne caténaire à courant continu et une ligne caténaire à courant monophasé. Dans l'exemple retenu sur la Un pantographe continu PTC est ainsi déplié pour venir au contact de ladite ligne caténaire 1. Un pantographe monophasé PTM est quant à lui replié de manière à ne pas contacter ladite ligne caténaire 1 à courant continu. Une ligne de toiture 3, à laquelle les pantographes continu PTC et monophasé PTM sont reliés, véhicule dans ce cas du courant continu capté par le pantographe continu PTC sur la ligne caténaire 1 à courant continu. Alternativement, lorsque la ligne caténaire sous laquelle le matériel roulant circule est la ligne caténaire 2 à courant monophasé, le pantographe continu PTC est replié, le pantographe monophasé PTM est déplié pour venir au contact de la ligne caténaire 2 et la ligne de toiture 3 véhicule alors du courant monophasé. Les références 4 et 5 de la Un système de captage de courant comporte classiquement différents équipements électrotechniques disposés en toiture du matériel roulant. Ces équipements sont mentionnés ci-après. Un commutateur « continu/terre » HOC est disposé entre la ligne de toiture 3 et la ligne 4 de puissance continue. Le commutateur HOC est adapté pour pouvoir basculer, selon que la ligne 3 de toiture véhicule du courant continu ou du courant monophasé, entre un premier état selon lequel il relie la ligne 3 de toiture à la ligne 4 de puissance continue, et un second état selon lequel il met ladite ligne 4 de puissance continue à la terre. Un tel commutateur HOC sera décrit plus en détail par la suite. Un commutateur « monophasé/terre » HOM, agencé en parallèle d'un disjoncteur monophasé DJM, est disposé entre la ligne de toiture 3 et la ligne 5 de puissance monophasée. Des moyens PFC de protection contre la foudre et les chocs de manoeuvre sont reliés à la ligne 4 de puissance continue. De manière similaire, des moyens PFM de protection contre la foudre et les chocs de manoeuvre sont reliés à la ligne 5 de puissance monophasée. Enfin, le système classique de captage de courant illustré sur la D'une manière classique en soi, on retrouve, en autres, en toiture d'un matériel roulant ferroviaire, les équipements électrotechniques mentionnés ci-dessus (PP, HOC, HOM, DJM, PFM, PFC) dans le cadre de la description de la Comme cela a été mentionné, chacun de ces équipements assure une fonctionnalité unique et est réalisé indépendamment des autres. Du fait cette multiplicité d'équipements à intégrer, un système classique de captage du courant est en particulier coûteux, encombrant et lourd. Par ailleurs, de nombreuses liaisons électriques de puissance doivent être réalisées entre les différents équipements électrotechniques, ce qui complique le câblage électrique d'un tel système classique de captage de courant. Le document L'invention a pour objectif de pallier aux inconvénients des systèmes de captage de courant pour matériel roulant ferroviaire mis en évidence ci-dessus. A cet effet, l'invention propose, selon un premier aspect, un dispositif destiné à être utilisé dans un système de captage de courant pour matériel roulant ferroviaire à circuit de traction multi-tension comprenant une ligne de toiture véhiculant le courant capté depuis une ligne caténaire, caractérisé en ce qu'il comporte de façon intégrée sur un même support mécanique :
Selon un autre aspect, l'invention propose un système de captage de courant pour matériel roulant ferroviaire à circuit de traction multi-tension caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon le premier aspect de l'invention. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et au regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :
On rappelle ci-après succinctement, au regard des Le commutateur HOC comporte une plaque support S ainsi que trois pôles (à savoir un pôle H, un pôle O et un pôle C) s'étendant chacun depuis une même face de ladite plaque support S. Ledit commutateur comporte également un bras mobile 6 de commutation. Comme cela apparaît sur la Le pôle H comporte un isolateur 7 (par exemple un isolateur 25 000 Volt) sur lequel sont agencés des moyens 11 adaptés pour porter une extrémité du bras mobile 6 en autorisant le pivotement dudit bras mobile 6 autour du pôle H. L'extrémité du bras mobile 6 qui n'est pas portée par le pôle H est libre. Le pôle C comporte un isolateur 8 (par exemple un isolateur 25 000 Volt) sur lequel est agencé une première mâchoire 9 apte à recevoir l'extrémité libre du bras mobile 6. Le pôle O comporte une seconde mâchoire 10 reliée directement à la terre et apte à recevoir l'extrémité libre du bras mobile 6. Le bras mobile 6 peut ainsi pivoter entre une première position selon laquelle son extrémité libre est reçue par la mâchoire 9 du pôle C et une seconde position selon laquelle son extrémité libre est reçue par la mâchoire 10 du pôle O, et réciproquement. Lorsque l'extrémité libre du bras mobile est reçue par ladite première mâchoire 9 du pôle C, la liaison électrique entre les pôles H et C est établie, et par conséquent la liaison électrique entre la ligne 3 de toiture et la ligne 4 de puissance continue est également établie. Lorsque l'extrémité libre du bras mobile est reçue par ladite seconde mâchoire 10 du pôle O, la liaison électrique entre les pôle H et O est établie, et par conséquent la ligne 4 de puissance continue est mise à la terre. Par pivotement du bras mobile, le commutateur HOC est ainsi apte à commuter entre un premier état selon lequel il relie la ligne 3 de toiture à la ligne 4 de puissance continue (liaison H-C), et un second état selon lequel il met ladite ligne 4 de puissance continue à la terre (liaison H-O). On mentionne ici qu'un autre type de commutateur (commutateur HMC) peut également être utilisé dans un système classique du type de celui illustré sur la Le commutateur HMC est similaire au commutateur HOC, sauf en ce qu'il comporte, en lieu et place du pôle O du commutateur HOC, un pôle M comportant un isolateur pour une utilisation en inverseur. Un commutateur HMC est ainsi apte à commuter entre un premier état selon lequel il relie la ligne de toiture à la ligne de puissance continue en réalisant la liaison H-C et un second état selon lequel il met la ligne de puissance continue en liaison avec une autre ligne de puissance continue interne au matériel ferroviaire. Ladite autre ligne de puissance continue comporte de manière générale un transformateur et un redresseur prévus pour transformer du courant monophasé, véhiculé par la ligne de toiture et capté sur la ligne caténaire, en un courant continu. Le pivotement du bras mobile, et par conséquent la commutation, d'un commutateur HOC ou HMC sont classiquement assurés à l'aide de vérins pneumatiques. On note ici qu'une telle commande pneumatique de la commutation d'un commutateur HOC ou HMC est particulièrement encombrante. La manoeuvre manuelle du pivotement du bras mobile est en outre impossible. En référence aux Ce dispositif 20 est destiné à être utilisé dans un système de captage de courant pour matériel roulant ferroviaire à circuit de traction multi-tension. Ledit système de captage comprend une ligne de toiture véhiculant le courant capté depuis une ligne caténaire par un ou plusieurs pantographes. Le dispositif 20 comporte des moyens de commutation qui d'une manière générale sont aptes à assurer la fonction de commutation d'un commutateur de type HOC précédemment évoqué. Les On prend plus précisément par la suite l'exemple, illustré par les Le dispositif 20 comporte une plaque support S' portant trois pôles qui peuvent par exemple s'étendrent chacun depuis une même face de ladite plaque support S'. L'agencement des pôles n'est cependant pas limité à celui représenté sur les figures selon lequel il s'étendent chacun depuis une même face de ladite plaque support S'. A titre d'exemple, la plaque support peut effectivement être surélevée et lesdits pôles peuvent s'étendrent d'un côté ou de l'autre de celle-ci. Lesdits pôles sont les suivants :
Bien entendu, lorsqu'il s'agit d'assurer la fonctionnalité d'un commutateur HMC, le pôle O' est un pôle destiné à être relié à une autre ligne de puissance continue, interne au matériel ferroviaire et du type précédemment décrit. Ledit pôle O' comporte ainsi un isolateur (isolateur 35 sur les Le dispositif 20 comporte un bras mobile 26 qui, de manière similaire à ce qui a été présenté précédemment pour le commutateur HOC, a l'une de ses extrémités portée par le pôle H', de manière adaptée pour que ledit bras mobile 26 puisse pivoter autour dudit pôle H'. L'extrémité du bras mobile 26 qui n'est pas portée par le pôle H' est libre. Le pôle C' comporte une première mâchoire 29 apte à recevoir l'extrémité libre du bras mobile 26. Le pôle O' comporte une seconde mâchoire 30 reliée directement à la terre et apte à recevoir l'extrémité libre du bras mobile 26. Le bras mobile 26 peut ainsi pivoter entre une première position selon laquelle son extrémité libre est reçue par la mâchoire 29 du pôle C' et une seconde position selon laquelle son extrémité libre est reçue par la mâchoire 30 du pôle O', et réciproquement. Lorsque l'extrémité libre du bras mobile est reçue par ladite première mâchoire 29 du pôle C', la liaison électrique entre les pôles H' et C' est établie, et par conséquent la liaison électrique entre la ligne 3 de toiture et la ligne 4 de puissance continue peut également être établie. Lorsque l'extrémité libre du bras mobile est reçue par ladite seconde mâchoire 30 du pôle O', la liaison électrique entre les pôle H' et O' est établie, et par conséquent la ligne 4 de puissance continue peut être mise à la terre (respectivement sur une autre ligne de puissance continue). Par pivotement du bras mobile 26, le dispositif 20 peut ainsi assurer la fonction de commutation d'un commutateur HOC (respectivement HMC). Selon un premier mode de réalisation possible de l'invention, le pôle H' du dispositif 20 ne comporte pas d'isolateur, au contraire du pôle H d'un commutateur HOC classique tel qu'illustré sur la Selon ce premier mode de réalisation possible de l'invention, des moyens de protection PFC' contre la foudre et les chocs de manoeuvre sont agencés au niveau dudit pôle H' en lieu et place de l'isolateur 7 du pôle H d'un commutateur HOC classique. Lesdits moyens de protection PFC' remplissent une fonction similaire à celle des moyens de protection PFC classiquement reliés à la ligne de puissance continue (cf. De telle sorte, sont intégrées au dispositif selon le premier mode de réalisation possible de l'invention, à la fois la fonction de commutation de type HOC ou HMC et la fonction de protection électrique contre la foudre et les chocs de manoeuvre. Lorsqu'un tel dispositif est disposé dans un système de captage de courant, on comprend qu'il n'est pas nécessaire de prévoir un dispositif distinct (du type des moyens de protection PFC illustrés sur la On notera que l'intégration desdits moyens PFC' de protection au pôle H' du dispositif est en particulier rendue possible du fait de l'évolution de la technologie des parafoudres. Il est effectivement désormais possible de réaliser un parafoudre 3 kV (notamment à l'aide de disques d'oxydes métalliques) dont le volume est celui d'un isolateur classique (en particulier un isolateur 25 kV). Selon un deuxième mode de réalisation possible de l'invention, des moyens palpeur de tension PP' aptes à reconnaître la tension véhiculée par la ligne de toiture sont agencés au niveau dudit pôle C', en lieu et place de l'isolateur 8 du pôle C d'un commutateur HOC classique (tel qu'illustré sur la Lesdits moyens palpeur de tension PP' remplissent une fonction similaire à celle du palpeur de tension PP classiquement relié à la ligne de toiture (cf. Lesdits moyens palpeur de tension PP' permettent en outre d'isoler le pôle C' de la masse. De telle sorte, sont intégrées au dispositif selon ce deuxième mode de réalisation possible de l'invention, à la fois la fonction de commutation de type HOC ou HMC et la fonction de reconnaissance de la tension véhiculée par la ligne de toiture Lorsqu'un tel dispositif 20 est disposé dans un système de captage de courant, on comprend qu'il n'est pas nécessaire de prévoir un dispositif distinct (du type des moyens palpeur de tension PP illustrés sur la On notera que l'intégration desdits moyens PP' palpeur de tension au pôle C' du dispositif 20 est en particulier rendue possible du fait de l'évolution de la technologie du palpage de tension. Il est aujourd'hui possible en utilisant un pont diviseur de résistances haute tension à la place d'un transformateur de tension 25 kV classique de disposer d'un palpeur de tension compact. La taille d'un tel palpeur de tension est ainsi comparable à celle d'un isolateur 25kV utilisé en pied (support isolateur) de pantographe. On trouvera un exemple d'un tel palpeur de tension compact dans la demande de Par ailleurs, lorsque de tels moyens PP' palpeur de tension sont agencés au pôle C', on peut avantageusement installer ledit pôle C' en pôle isolateur de l'un des pantographes PTC (pantographe continu) ou PTM (pantographe monophasé). L'isolateur desdits moyens PP' palpeur de tension doit à cet effet être dimensionné afin qu'il résiste aux efforts mécaniques tels que vus par un pied 25 kV de pantographe. Selon un autre mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le dispositif selon le premier aspect de l'invention incorpore, comme cela est représenté sur les On comprend de ce qui précède que le dispositif selon le premier aspect de l'invention peut comporter de manière intégrée sur un même support mécanique deux fonctionnalités différentes (moyens de commutation type HOC/HMC et moyens de protection électrique, ou moyens de commutation type HOC/HMC et moyens palpeur de tension), ou encore trois fonctionnalité différentes (moyens de commutation type HOC/HMC et moyens de protection électrique et moyens palpeur de tension), et jusqu'à quatre fonctionnalités différentes (en ajoutant celle de pied isolateur de pantographe) parmi les fonctionnalités devant être assurées par un système de captage de courant pour matériel ferroviaire. Lorsque le dispositif intègre lesdites quatre fonctionnalités, il ne dispose alors que de deux interfaces mécaniques (toiture, pantographe) et de trois connexions de puissance électrique. On a vu précédemment que le bras mobile d'un commutateur HOC/HMC classique est manoeuvré en rotation à l'aide d'un système à vérins pneumatiques. Le dispositif selon le premier aspect de l'invention peut disposer de moyens de pilotage du pivotement du bras mobile sous forme d'une motorisation électrique ou pneumatique. En référence aux vues de dessous des Ledit motoréducteur entraîne en rotation un engrenage droit 32. Le pôle H' du dispositif 20 est lié solidairement à une pièce 33 disposant d'un secteur denté apte à coopérer avec ledit engrenage 32 de manière ce que le bras mobile soit entraîné en rotation. Le bras mobile peut ainsi pivoter entre une première position selon laquelle son extrémité libre est reçue par la mâchoire 29 du pôle C' (assurant de fait la liaison H'-C') et une seconde position selon laquelle son extrémité libre est reçue par la mâchoire 30 du pôle O' (assurant de fait la liaison H'-0'). Avec une telle motorisation des moyens de pilotage du pivotement du bras mobile, on bénéficie d'un rapport de réduction tel qu'il est possible de manoeuvrer manuellement le bras mobile, en particulier à l'aide d'une clé de commande venant actionner des moyens adaptés prévus à cet effet sur l'engrenage 32 du moto-réducteur 31. Bien évidemment, l'invention concerne également, selon un second aspect, un système de captage de courant pour matériel roulant ferroviaire incorporant un dispositif selon le premier aspect de l'invention. L'utilisation d'un dispositif unique intégrant plusieurs fonctionnalités dans un système de captage de courant rend ledit système en particulier moins coûteux et moins encombrant que le système classiquement utilisé. On notera par ailleurs que le câblage électrique est simplifié puisqu'un certain nombre de liaisons électriques de puissance ne sont plus nécessaires. La Le dispositif 40 selon un mode de réalisation du premier aspect de l'invention représenté sur cette figure comporte plus précisément des moyens de commutation aptes à assurer la fonction de commutation d'un commutateur de type HOC. Un pantographe continu PTC et un pantographe monophasé PTM sont installés sur la toiture 45 d'un matériel roulant ferroviaire. On notera que, dans le cadre de cette |
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