La présente invention est relative à un train ferroviaire automoteur, en particulier à un train automoteur à éléments multiples; constitué par des véhicules ne pouvant pas être utilisés ailleurs) adaptés les uns aux autres et formant ensemble une unité ferroviaire complète.
Les trains ferroviaires automoteurs connus de cette espèce sont équipés de moteurs de propulsion à chaque extrémité, de sorte que, lorsqu'un moteur est mis hors service, le train
peut continuer sa marche, bien qu'à une vitesse réduite.
Les moteurs de propulsion sont généralement constitués par des moteurs Diesel. On connaît en outre des trains ferroviaires automoteurs où la propulsion est assurée par des moteurs électriques alimentés soit par une batterie, soit par le fil de ligne par l'entremise d'un appareil de prise de courant.
Dans ces cas, tous les moteurs de propulsion sont identiques, à savoir, soit des moteurs Diesel, soit des moteurs électriques Un tel train automoteur ne peut être propulsé que par des motours Diesel seulement ou par des moteurs électriques seulement, de sorte qu'il ne peut pas s'adapter, sur de longs parcours, aux sources d'alimentation disponibles dans chaque cas.
On connaît en outre des automotrices ferroviaires dont les systèmes de commande ont été prévus pour diverses espèces de propulsion. Ainsi, on sait' par exemple, qu'une locomotive comportant un moteur à combustion et une transmission électrique est propulsée, sur les tronçons non électrifiés, par le moteur à combustion, tandis qu'elle est propulsée directement par ..le moteur électrique sur les tronçons comportant une alimentation en courant. De telles motrices comportent donc simultanément des moteurs différents et possèdent de ce fait un poids propre très élevé, ce qui exige à son tour un supplément de puissance motrice.
La présente invention suggère une solution consistant à faire en sorte que le groupe propulseur d'un train ferroviaire automoteur puisse être remplacé en tout ou partie par un groupe propulseur alimenté par une source d'énergie d'une autre nature cela afin d'adapter l'exploitation du train aux sources d'alimentation disponibles. Dans ce cas.les groupes propulseurs
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d'extrémité du train, ces têtes pouvant être remplacées soit seules, soit ensemble avec l'élément d'extrémité tout entier. Un tel train automoteur permet d'utiliser de la façon la plus économique la source d'alimentation disponible sur chaque tron� çon, sans qu'il soit nécessaire d'emmener des machines supplémentaires, ce qui se traduit à son tour par une réduction de la puissance requise pour la propulsion.
Avantageusement, les moteurs de propulsion de diverses natures se voient affecter le même mécanisme de transmission ou de changement de vitesse et le même appareil de roulement.
Lorsque le couple est transmis aux essieux par voie hydraulique par exemple, on fait en sorte que tant la puissance d'un moteur à combustion, que celle d'un moteur électrique soient transmises aux roues motrices par des moyens hydrauliques.
L'interchangeabilité des têtes de propulsion a pour effet de réduire le coût de la construction de tels trains automoteurs, qu'il s'agisse de propulsion électrique ou par moteur à combus� tion. Lorsqu'il est fait appel à des systèmes de transmission à commande hydraulique ou analogue, le poids de là tête .électrique proposée selon l'invention, est inférieur à celui des groupes propulseurs électriques de construction courante, étant donné quel- lors des accélérations et dans les montées, les moteurs électriques ne sont pas mis aussi fortement à contribution et, par conséquente peuvent être d'une puissance moindre. L'économie de poids est si importante qu'elle compense, au moins en partie, le rendement quelque peu moins favorable'de ce système de transmission du couple. De plus, le stockage de pièces de rechange s'en trouve notablement simplifié.
Il est bien entendu que lorsqu'un tel train automoteur comporte plusieurs moteurs de propulsion, tous les moteurs peuvent être remplacés par d'autres, alimentés par une source d'énergie d'une autre espèce. Toutefois, il est avantageux de ne remplacer que quelques uns de ces moteurs. Ainsi, par exemple, lorsque le train automoteur est propulsé par deux moteurs '
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trifié à un tronçon non électrifié, au remplacement d'un seul de ces deux moteurs à combustion par un moteur électrique. , Dans ce cas, la propulsion peut se faire par un seul moteur, le!
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A titre d'exemple, la puissance totale des deux têtes de ! propulsion représente 2,5 fois la puissance moyenne requise.
! On installe dans chaque tête de propulsion 50% seulement de la puissance totale.
En service rapide il n'existe qu'un petit nombre de gares d'arrêt. L'expérience démontre que la propulsion sur des tronçons comportant des montées où l'on doit utiliser la puissance des deux têtes de propulsion, correspond à environ 5-15% du parcours total. Il en résulte que la puissance d'une seule tête de propulsion suffit sur la majeure partie du parcours du train. La seconde tête de propulsion joue le rôle d'une machine de refoulement.
Partant de ces considérations, on voit que, sur les tronçons électrifiés, il suffit de prévoir une tête de propulsion électrique calculée pour 50% de la puissance totale du train.
Etant donné que le système de propulsion électrique est capable de supporter une surcharge momentanée dans les limites connues en soi, on voit que, lorsque le train circule sur des tronçons comportant un.fil de ligne électrique, la fraction du parcours où l'on devra utiliser la puissance des deux têtes de propulsion sera même inférieure à 5-15%. Lors du passage d'un tronçon électrifié à un tronçon non électrifié, et conformément à ce qui a été dit plus haut, il suffit de remplacer une seule tête de propulsion à moteur à combustion contre une tête de propulsion à moteur électrique. L'autre tête de propulsion du train, soit, celle à moteur à combustion, ne sera pas détachée.
Le remplacement d'une seule tête de propul-sion, notamment dans les gares terminus, peut être réalisé d'une manière beaucoup plus simple, sur le -'plan de l'exploitation, que le.remplacement de deux têtes de propulsion. Ceci permet non seulement d'éviter des manoeuvres dans les gares de changement, mais aussi de ré'-
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que la deuxième tête de propulsion, qui comporte le moteur . combustion, continue à faire partie du train dans les parcours sur les tronçons électrifiés, offre une série d'avantages remarquables ; ainsi, par exemple, lorsque, sur un tronçon électrifié, le courant vient à manquer, le train automoteur peut poursuivre sa marche grâce à son moteur à combustion.
Etant donné que, sur la majeure partie du tronçon^ la puissance d'une seule tête de propulsion suffit pour assurer la marche, il ne se produira qu'un retard minime, en dépit du défaut de courant. L'arrêt du train dans l'attente d'une locomotive d'enlèvement est supprimé. Etant donné qu'il suffit d'installer dans la tête de. véhicule un groupe électrique fournissant la moitié de la puissance requise, on réalise là une nouvelle et importante réduction du coût de construction des trains automoteurs.
Les, dispositifs pour le démarrage et/ou la commande des divers moteurs de propulsion sont avantageusement établis de façon uniforme et peuvent aussi être constitués en vue du fonctionnement mixte des moteurs de propulsion alimentés par des sources d'énergie de, natures différentes. Ainsi, par exem
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mise à volonté, par l'entremise de systèmes de télécommande connus, soit au levier d'alimentation d'un moteur à combustion, soit au régulateur'd'un moteur électrique, soit simultanément aux deux.
De préférence, les moteurs à combustion et les moteurs électriques sont calculés de telle manière que les organes de manoeuvre puissent sélecter des points de même vitesse. de rotation et de même couple. Ceci peut être réalisé par exemple par la sélection d'une prise appropriée du transformateur, dans le cas d'un train à courant alternatif ou par la sélection d'une résistance en série ou d'un degré d'affaiblissement de champ appropriés, dans le cas de courant continu. Selon une variante, et lorsqu'il s'agit de modifier
la puissance fournie par les moteurs électriques par rapport à celle produite par les moteurs à combustion, on peut modifier soit la tension d'induit appliquée, soit l'excitation, de telle sorte que, pour une même position des organes de manoeuvre, les couples des moteurs électriques diffèrent de ceux des moteurs à combustion, c'est-à-dire, que les puissances fournies par ces deux espèces de moteurs diffèrent également entre elles.
Les groupes de machines électriques sont avantageusement établis de façon à pouvoir fonctionner avec différentes tensions et/ou différentes espèces de courant. Ainsi, le moteur de propulsion peut être un moteur continu en couplage tandem qui peut être utilisé pour diverses tensions d'alimentation, en connectant les induits en série ou en parallèle et qui peut être. approprié à la marche sur courant alternatif par l'intercalation d'un redresseur, en série. Lorsqu'il est fait usage d'un transformateur, celui-ci sera avantageusement muni de
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ces et des. tensions du fil de ligne. De cette façon, la totalité du réglage des moteurs peut s'effectuer dans la partie de courant continu, indépendamment de l'espèce de courant du réseau, en utilisant les mêmes résistances.
lorsque la tête de propulsion ne doit être employée que sur des tronçons à courant alternatif, le moteur de commande peut être un moteur série monophasé. Ici également, l'emploi,
-d'une transmission.hydraulique ou fonctionnant d'une manière analogue, a un effet particulièrement favorable, étant donné que les moteurs peuvent, dans ce cas, tourner de façon continue.
On sait que, dans les moteurs série monophasé, la grandeur de la f.e.m. de la transformation détermine essentiellement
la construction du moteur. Cette grandeur est très importante aux faibles vitesses de rotation et aux intensités élevées (intensité de démarrage), étant donné qu'elle ne peut pas être compensée dans ce cas. Lorsque le moteur tourne à vide, c'est-,' à-dire, en l'absence d'une intensité élevée, cette grandeur est relativement réduite. Il s'ensuit -que les cotes du moteur de propulsion} lorsqu'il s'agit d'un moteur à rotation continue, peuvent être choisies plus petites. De plus, et grâce à la combinaison d'un moteur électrique avec un variateur de vitesse hydraulique, on peut choisir à volonté la vitesse de rotation du moteur, c'est-à-dire, que l'on peut adapter celle-ci à la vitesse de rotation du moteur de combustion. -On peut donc adopter une vitesse de rotation élevée, de 3000 t/m par exemple, ce qui permet de réduire davantage le poids du moteur électrique.
Finalement, la puissance mécanique d'un moteur électrique peut être répartie par l'intermédiaire d'une transmission hydraulique sur plusieurs essieux moteurs, de sorte qu'il suffit
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Etant donné .que, lorsqu'il est fait usage d'une transmission hydraulique; il suffit d'une puissance relativement réduite lors de l'enclenchement; on peut utiliser le même moteur
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magnétique réduit qui se manifeste dans ce cas n'induit qu'une faible f.e.m. de la transformation dans les bobinages courtcircuités.
La construction du train ferroviaire automoteur selon l'invention sera exposée ci-après à l'aide de quelques exemples de réalisation et,en se reportant aux dessins annexés, dans lesquels :
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La fig. 2 montre une tête pour la propulsion par un moteur à combustion.
La fig. 3 représente, finalement, le montage du groupe de sa chines électriques d'une tête de propulsion électrique applicable pour différentes tensions et/ou variétés de courant.
Le train ferroviaire automoteur se compose essentielle-ment de deux éléments de tête entre lesquels on peut intercaler un ou plusieurs éléments intermédiaires. Les différents éléments peuvent, il est vrai, être détachés les uns des autres; toutefois, ce train automoteur n'est exploitable qu'en tant qu'unité complète, étant donné que les divers éléments intermédiaires sont réunis les uns aux autres par des appa-
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tête contiennent toutes les sources d'énergie requises pour la marche du train,. tout en contribuant d'autre part à donner
au train un profil aérodynamique. Les groupes propulseurs sont logés dans les éléments de tête.
Dans la fig. 1, l'énergie motrice électrique est recueillie à partir du fil de ligne par l'appareil de prise de courant 1 et est fournie au moteur électrique 2, éventuellement par l'intermédiaire d'un transformateur 3 et d'un redresseur
4. Le dispositif de prise.de courant 1 est.monté amoviblement pur le toit 5 de l'élément de tête.
Dans la fig. 2, l'énergie de propulsion mécanique est engendrée par le moteur à combustion 6. L'énergie motrice est transmise soit à partir du moteur électrique 2, soit à partir du moteur à combustion 6, à un embrayage 7. A partir de cet/embrayage, la transmission de la puissance propulsive s'effectue de la même manière dans les deux cas, par l'entremise d'un variateur de vitesse 8, aux essieux moteurs 9.
Par conséquent, on a la possibilité de remplacer, par exemple , un moteur à combustion par un moteur électrique, y compris tous les dispositifs connexes, tels que le dispositif de prise de courant, le transformateur, le redresseur, etc.
Dans l'élément de tête selon la fig. 2 , on a déjà prévu tous
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trique. D'autre part, le remplacement des divers groupes
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du train automoteur et en la remplaçant par une autre.
'La fig. 3 montre un exemple de montage pour un groupe de propulsion électrique pour le train automoteur selon l'invention, ce groupe étant utilisable avec diverses tensions et/ou espèces de courant.
. Le moteur de propulsion est constitué par un moteur 10 couplé en tandem pour 2 x 1500 V continu, par exemple. Les deux induits 12 et 11 sont montés sur un même arbre et sont branchés en série pour 3000 V et en parallèle pour 1500 V.
Le réglage de la vitesse de rotation est effectué tant pour
3000 V que pour 1600 V à l'aide de rhéostats de démarrage 13 qui absorbent chacun la moitié de la puissance des pertes au : démarrage'. -En marche normale, le réglage de la vitesse de rotation se fait en modifiant le courant d'excitation.
Pour isoler le groupe du fil de ligne 14, on ouvre l'in-
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mateur 18 par l'entremise du dispositif de prise de courant
16 et de l'interrupteur de puissance à courant alternatif 17. Le transformateur 18 alimente deux redresseurs 19 qui alimentent, à leur tour, le moteur 10 à travers l'inductance 20.
L'interrupteur 21 est ouvert pendant la marche sur courant
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continu, de sorte que lé transformateur 18 est isolé du circuit du moteur.
La totalité du réglage du moteur 10, tant avec le courant continu qu'avec le courant triphasé, s'opère à l'aide de contacteurs 23 et 24. Les contacteurs 23 servent à modifier les
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résistances 13 dans le!circuit de Courant principal, tandis que les contacteurs 24; modifient la résistance série du champ
26 du moteur. La puissance mécanique du moteur 10 est transmise, par l'intermédiaire de l'arbre 27, de l'embrayage 28 et du variateur de vitesse hydraulique 29 à l'arbre à cardan
30, d'où elle est répartie sur les'deux roues essieux moteurs
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Dans les trains automoteurs à propulsion par moteur à combustion, le variateur de vitesse hydraulique est constitué
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suivi d'un mécanisme de changement de vitesse à engrenages,
à plusieurs rapports, les diverses combinaisons étant enclenchées automatiquement ou en fonction d'un rapport entre la vitesse 'de rotation du moteur et la vitesse de la marche.
Au lieu d'être alimenté par un réseau, le groupe propulseur électrique peut être fourni en courant par une batterie transportée dans le train. Dans ce cas, la puissance en excès produite par un autre groupe propulseur, soit alimenté par le
fil de ligne par l'intermédiaire d'un dispositif de prise de
courant, soit équipé d'un moteur à combustion, peut servir à recharger la-batterie pendant la marche. De plus, la puissance de récupération produite dans les descentes peut servir
pour la recharge de la batterie, laquelle peut être prévue de ..faible capacité grâce à ces dispositions.
REVENDICATIONS
1. Train ferroviaire automoteur, notamment train automoteur à éléments multiples,! [composé de véhicules non utilisables ailleurs, adaptés les!uns aux autres et formant ensemble
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pe propulseur peut être remplacé en tout ou partie par un
groupe propulseur alimenté par une source d'énergie d'une autre nature, cela afin d'adapter l'exploitation du train aux
sources d'alimentation aisponibles.