<Desc/Clms Page number 1>
"EQUIPEMENT AUTOMATIQUE DE TRACTION ET DE FREINAGE POUR VOITURE ARTICULEE DE TRAMWAY, DE METRO OU D'AUTOMOTRICE DE GRANDE
TRACTION".
La présente invention a pour objet un équipement automatique de traction et de freinage à courant continu destiné à une voiture de tramwayde métro ou d'automotrice de grande traction constituée, par exemple, de deux caisses articulée@ reposant sur trois ou quatre bogies à deux essieux.
Les équipements automatiques les plus perfectionnés équipant actuellement les motrices de tramway à voiture simple sont caractérisée par la possibilité du passage direct
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
de la traction au freinage rhrfostatiqua et réciproquement tant délai et sans chocs.
EMI2.2
Ces équipements comportent d'une part, des c on tacteurs de couplage réalisant le! circuits aueoeasifa de traction, dérive et freinage et, d'autre part, un rhéostat 4 un grand nombre de positions; commandé Par un oervo-moteur électrique placé sous le contrôle d'un relaie dit dlaè0616 ration.
Quan il l'agit de réaliser une voiture articulée
EMI2.3
à grande capacité présentant les mgtes avantagea que ceux repris ci-dessus, deux solutions le présentent! "\'" ,,). soit utiliser deux équipements simples ldtnUqIÍ8a:' eux prévus pour les motrices e1mpl. à raison d'un équipèrent pour chaque caisse de la voiture articulée, les deux équi- pemente étant commandée en Unité$ multiples à partir d'un poste de conduite unique. Cette solution est très coûteuse, - soit utiliser un seul équipement de puissance approxima- tivement double, Installé sur une seule calao* de la voiture articulée.
Mais l'encombrement de cet appareilla beaucoup
EMI2.4
plus puissant rend son installation difficile, sinon impos- sable, dans l'espace disponible sur une seule caisse.
Quelle que soit par ailleurs la solution envisagée, un handicap subsiste pour ce genre d'équipement dans son application à une voiture articulée de grande puissance! Dans un but de simplification, les moteurs sont généralement main- tenue dans le couplage parallèle pendant toute la durée du démarrage. Cette simplification implique un appel énorme de
<Desc/Clms Page number 3>
courant au moment du démarrage, une grande dissipation d'énergie calorifique qui entraîne une augmentation de l'encombrement de l'appareil et enfin une consommation d'énergie prise à la ligne sensiblement accrue.
La présente invention a pour but de réaliser un équipement automatique passant directement de la traction au freinage, particulièrement conçu pour être utilisé sur les voitures articulées et éliminant les divers Inconvénient$ repris ci-dessus.
Suivant l'invention, cet équipement automatique est caractérisé en ce que le rhéostat principal à grand nombre de positions du dispositif de démarrage ou de freinage est réali- sé en deux parties semblables,installée chacune sur une des demi-voitures et combinées avec un appareillage d'une impor- tance sensiblement la même que celui utilisé sur un équipe- ment de motrice à voiture unique.
L'équipement réalisé suivant l'invention peut être partagé en doux groupes d'appareillage d'encombrement raison. nable qui peuvent être facilement placée chacun sur une calme$ de la voiture.
De plus, par le dédoublement du rhéostat en ? appa- relis distincts, on ramène l'énergie dissipée par appareil à une valeur acceptable malgré l'augmentation de puissance de l'équipement. D'autre part cette énergie étant dissipée sur les deux caisses permet de chauffer directement chacun@ d'elle%,
L'Invention sera mieux comprise en se référant à la description ci-dessous relative à un exemple de réalisation d'un équipement à démarrage série-parallèle destiné à une @
<Desc/Clms Page number 4>
voiture articulée et aux dessins annexes où La fig.l représente schématiquement l'installation de l'équipement sur une voiture articulée à trois bogies.
La fig.2 montre le schéma de puissance de cet équipement, Les fig.3, 4, 5 et 6 montrent les schémas successivement réa- lisés par l1 équipement au cours des différentes phases de fonctionnement.
Comme représenté à la fig.1, les deux caisses vi et V2 reposent sur trois bogies Bgl, Bg2, Bg3. Les bogies Bgl et Bg2 sont seule équipée de moteurs de traction, à raison d'un moteur par essieu: moteurs Ml et M3 sur le bogie Bgl, moteurs M2 et M4 sur le bogie Bg3. Le bogie central Bg2 supporte le pivot commun aux deux caisses et est seulement équipé des dispositifs électriques de commande des freina mécaniques sur essieux.
Un capteur de courant CC est installe sur la caisse Vl à proximité du bogie central tandis qu'un rupteur de ligne 13 est placé dans un coffre situé nous cette mime caisse* Lea divers contacteurs et relais sont groupes dans deux coffres d'appareillage CAl et CA2 disposes respectivement sous les caisses Vl et V2. Lea deux appareils Rh1 et Rh2 Constituent le rhéostat principal de l'équipement sont également enfermés dans des coffres située nous chacune des caisses à proximité de leur servo-moteur d'entraînement MPI et MP2.
Comme sur la plupart des voitures de tramway moder. nes, il n'y a qu'un seul poste de conduite PC situé à l'avant et d'où un conducteur commande l'équipement, par exemple par
<Desc/Clms Page number 5>
trois pédales rappelées au zéro par ressort s - uno pédale d'homme-mort dont le relâchement entraîne la coupure de la traction et l'application du freinage, - une pédale de freinage.
- une pédale de démarrage.
Sur la fig.2, le schéma de puissance a été scindé en deux parties correspondant aux demi-voitures V1 et V2 et reliées entre elles par le câblot de liaison CL qui comprend les connexions de puissance.
Les moteurs Ml et M3 installée sur le bogie avant Bgl et les moteurs M2 et M4 placée sur les bogies arrières Bg3 ont leurs induite et leurs Inducteurs connectés en permanence en série; leur sens de marche peut être inversé par la manoeuvre de l'inverseur non représenté sur le schéma.
L'alimentation de l'équipement à la tension de ligne est réalisée par le rupteur de ligne LS couplé mécani- quement à un relais de surcharge OL qui assure la protection de l'équipement contre les surintensités,
Les contacteurs désignés par les symboles S1 à S3, 0, P1 à P4, Cl etc? , F1 et P2 et B1 à B5 réalisent par leur enclenchement les différents schémas de fonctionnement des moteurs : démarrage dans le couplage série (SI à S3) - transition du couplage série au couplage parallèle (0) démarrage dans le couplage parallèle (P1 à P4,Cl etC2) affaiblissement du champ des inducteurs des moteurs (F1 et P2) freinage rhéostatique (Bl à B5)
<Desc/Clms Page number 6>
Les contacteurs Kl et K2 sont seulement uitlisés en dérive;
l'excitation des moteurs Ml et M2 est alors apeurée par une batterie d'accumulateurs BA à travers la résistance re.
Le rhéostat principal, constitué des deux appareils Rhl et Rh2, est représenté schématiquement sous forme de deux rhéostats cylindriques à balaie double mobiles respectivement bl et b2. A la partie Rhl du rhéostat, *et couplé* mécaniquement un rhéostat auxiliaire rh, titille* exclusivement en dérive. Il est évident que les appareils Rh1 et Rh2 pourraient également ttre réalisée sous la forme de deux groupes de résistances disposées linéairement et éliminées par un Jeu de balais animés d'un mouvement de translation ou encore sous la forme de caisses de résistances éliminées par l'enclenchement de contacteurs commandés par un arbre à cames.
A titre d'exemple, noue considérerons dans ce qui suit que les appareils Rhl et Rh2 comportent chacun 100 élé- ments de résistance, répartis uniformément à la périphérie d'un tambour cylindrique fixe, chacun de ces élément* étant connecté directement à un plot de contact. Les éléments de résistance, ainsi que les plots de contact sont répartis en 2 groupes distincte occupant chacun la moitié de la périphérie du tambour: le premier de ces groupes comporte les éléments et les plots impaire, numérotés de 1 à 99, le second, les éléments et les plots pairs numérotés de 0 à 100.
Au cours de leur déplacement de 180 , les balais frottent alternativement sur les plots paire et impairs, éliminant ainsi alternativement un à un tous les éléments de résistance pairs et impairs.
<Desc/Clms Page number 7>
L'ensemble des cent éléments de résistance de cha- que appareil Rhl et Rh2 est divisé en trois secteurs consécu- tires
Le secteur (0-30) correspondant aux éléments de résistance compris entre les plots 0 et 30 de chaque appareil.
Le secteur (30-60) correspondant aux éléments de résistance compris entre les plota 30 à 60.
Le vecteur (60 à 100) correspondant aux éléments de résistance compris entre les plots 60 à 100.
Les servo-moteurs MP1 et MP2, entraînant respective * . ment les appareils Rhl et RH2 par 1' Intermédiaire d'un réduc- teur à roue à vie et vis sans fin rv1 et r v2, sont reliée par un arbre flexible qui assure la synchronisation du mouvement des dite appareils formant le rhéostat principal.
EMI7.1
L'alimentation des deux servo-moteurs # assuré par la batterie BA, est contrôlée par un relais d'accélération comportant une bobine LR traversé@ par le courant des moteurs en traction et en freinage et une bobine lr alimentée en dérive seulement par la tension induite dans le groupe de moteurs Ml et M3.
Le réglage du relais d'accélération en traction et en freinage est conditionné par le degré d'enfoncement des pédales correspondantes au poste de conduite.
Le sens de rotation des servo-moteurs et, de ce fait. des appareils formant le rhéostat principal et le rhéostat auxiliaire dépend des verrouillages réalisée par les contac- teurs enclenchés et des contacts du relais d'accélération.
<Desc/Clms Page number 8>
Le rhéostat et les servo-moteurs seront dits, par convention, en PROGRESSION quand les balais se déplacent des plots 0 vers les plots 100 et en REGRESSION quand les balais se déplacent dans le sens contraire.
Le fonctionnement de l'équipement est Illustré par la succession des croquis des figures 3, 4, 5 et 6 où dans un but de clarté, les circuits de puissance ont été fortement schématisée,
Au moment du démarrage, la voiture étant à l'arrêt, le rhéostat double est en position de repos et la pédale d'homme-mort est enfoncée en position normale de marche.
L'enfoncement de la pédale de démarrage provoque Immédiatement l'enclenchement du rupteur LS suivi des contacteurs SI, S2 et S3. Le circuit électrique mis en Jeu à ce moment est repésentés à la figure 3a où l'on voit que: les deux groupes de acteurs, couplés en série, sont alimentés & la tension de ligne à travers les résistances des secteurs (0-30) des appareils Rhl et Rh2. La voiture démarre et grâce aux divers verrouillages des contacteurs les servo-mouteurs MP1 et MP2 entraînent dans le sens "PROGRESSION" les balais bl et b2 qui se mettent à éliminer les résistances corres- pondant aux deux secteurs (0-30).
La vitesse de progression des balais est contrôlée par le relais d'accélération dont la bobine LR est parcourue par le courant des moteurs; le courant de démarrage est ainsi stabilisé à une valeur correspondant au degré d'enfoncement de la pédale de démarrage.
<Desc/Clms Page number 9>
Quand les balais arrivent sur les plots 30, tout* la résistance des deux secteurs (0-30) est éliminée. A ce moment, sous l'action d'un verrouillage Incorporé à l'appareil Rh1, le contacteur 0 se ferme et jette un pont entre les deux lignes de moteurs comme indiqué à la figure 3b.
Un contact auxiliaire du contacteur 0 provoque alors l'ouverture à vide des contacteurs Si, S2 et S3 à l'abri du court-circuit établi par le dit contacteur 0 et réalise l'étape finale du couplage en série des moteurs, représentée à la fig.30.
Pour passer du couplage série au couplage parallèle des moteurs, les contacteurs P1, P2, P3 et ?4 ne fermant par suite du déclenchement des contacteurs SI, S2 et S3 conformément à la figure 4a où l'on voit que les deux groupes de moteurs sont en parallèle avec les secteurs (30-60) des appa- reils Rh1 et Rh2 alimentés à la moitié de la tension de ligne.
Aussitôt après, le contacteur 0 s'ouvre à l'intervention d'un contact auxiliaire de l'appareil Rhl. Le schéma d'alimentation des moteurs s'établit alors comme représenté 4 la fig.4b où chaque groupe de moteurs est alimenté à la tension de ligne, en série avec les résistances de l'un ou l'autre des secteurs (30-60) des appareils Rhl et Rh2. Ces résistances des secteurs (30-60) sont progressivement élimi- nées par les balais bl et b2 dont la vitesse reste contrôlée par le passage du courant des moteurs Ml et M3 dans la bobine LR du relais d'accélération, de sorte que le courant de démar- rage est maintenu constant à une valeur déterminée par l'enlancement de la pédale de traction.
<Desc/Clms Page number 10>
Quand lesbalaie bl et b2 sont arrivée sur le$ plots 60, des contacteurs Cl et C2 se ferment, court-circuitant définitivement les résistances du rhéostat. C'est 1 position finale du couplage parallèle des moteurs représenté* à la fig.4C. Chaque groupe de moteurs est alimenté directement à la tension de ligne.
Les balais bl et ba, poursuivant leur progression dans les secteurs (60-100) provoquent au passage 1 'enclenche- ment des contacteurs F1 et P2 qui assurent le shuntage des Inducteurs des moteurs de traction (fig.4d). Les balaie bl et b2 s'Immobilisent enfin sur les plote 100.
On voit que, les groupes de résistances correspon- dant aux différente couplages série et parallèle sont distincte et que, du début du démarrage Jusqu' la fin, les balaie bl et b2 progressent de façon continue des plots 0 aux plots 100 sans Jamais effectuer de retour en arrière. Ainsi, à chaque vitesse de la voiture, correspond une position des balaie qui dépend seulement, dans une certaine Maure, de la valeur du courant de démarrage.
Les circuits de freinage rhéostatique sont schématisés à la fig.5. Lorsqu'il y a lieu de freiner, le conduc. teur, tout en maintenant la pédale d'home-mort enfoncée en position de marche, relâche la pédale de démarrage et appuie sur la pédale de freinage. Le relâchement de la pédale de démarrage provoque le déclenchement du rupteur de ligne et de tous les contacteurs de traction enclenchée au moment du démarrage et l'enclenchement des contacteurs de freinage B1, B2, B3,B4 et B5 est assuré par l'enfoncement de la pédale de freinage.
<Desc/Clms Page number 11>
Les deux groupes de moteurs fonctionnant alors en génératrices du type série avec leurs excitations croisées, débitent leur courant dans les résistances des deux appareils Rhl et Rh2.
Les verrouillages des contacteurs en service préparent les circuits des servo-moteurs MP1 et MP2 pour permettre le mouvement des balais bl et b2 dans le sens "REGRES- SION".
Pendant leur déplacement dans le sens "REGRESSION" les balaie bl et b2 revenant de leur position occupée au moment du freinage vers les plots 0 réduisent la résistance insérée dans le circuit des moteurs, à mesure que la vitesse diminue sous l'effet du freinage. Le relais d'accélération contrôle et règle la vitesse de régression des servo-moteurs MPI et MP2 de manière à stabiliser le courant de freinage à la valeur déterminée par l'enfoncement de la pédale.
La correspondance qui s'établit ainsi entre la vitesse de la voiture et la position des balaie bl et b2 cet approximativement la même au freinage qu'en démarrage si bien que, quand on passe directement d'un schéma à l'autre, il n'est pas nécessaire de modifier la position des balais bl et b2.
L'abordage du freinage ou la reprise de traction s'effectuent donc toujours sans délai puisque la transition ne demande que le temps d'enclenchement des contacteurs de traction ou de freinage et en douceur vu que la traction et le freinage sont toujours repris avec la résistance adéquate.
<Desc/Clms Page number 12>
Le fonctionnement en dérive est illustré à la fig.6.
Sans relâcher la pédale d'homme-mort le conducteur laisse revenir, soit la pédale de démarrage, soit la pédale de freinage, enfoncée à ce moment.
Ce relâchement de la pédale envisagée provoque le déclenchement des contacteurs de puissance alors enclenches qui par leurs contacts auxiliaires provoquent la fermeture des contacteurs Il et K2.
Le contacteur K2 assure ainsi l'excitation des inducteurs des moteurs Ml et K3 par la batterie d'accumulateurs BA à travers la résistance d'excitation re, tandis que la tension induite dans les circuits de ces moteurs est appliquée, par le contacteur Kl, à la bobine auxiliaire lr du relais d'accélération,à travers la résistance du rhéostat auxiliaire rh monté sur le même arbre que le demi-rhéostat Rhl.
Le courant d'excitation des moteurs Ml et M3 étant constant, la tension induite est proportionnelle à la vitesse de la voiture. Le relais d'accélération agit cette fois pour maintenir le courant dans la bobine lr à la valeur prédéterminée; il provoque à cet effet, suivant le cas, le mouvement des servo-moteurs MP1 et MP2 dans le sens correspondant à la "Régression" ou à la "Progression" du rhéostat auxiliaire de l'appareil Rhl.
En dérive, comme au démarrage et en freinage la pool. tion du balai des appareils Rhl et Rh2 s'adapte donc automa- tiquement à la vitesse de la voiture. De ce fait quand on passe de la dérive à la traction ou au freinage la résistance
<Desc/Clms Page number 13>
insérée à ce moment est bien celle qui convient la mieux à la vitesse de la voiture.
Il est à noter que, grâce à l'excitation séparée fournie par la batterie BA pendant la dérive, il subsiste encore dans les moteurs, au Moment, de la fermeture des contacteurs de freinage, un flux non négligeable qui facilite et accélère l'amorçage du freinage.
Dana la description qui précède, la synchronisation des deux servo-moteurs MPI et MP2 est assurée à l'aide d'un arbre flexiblep.Il est évident que cette synchronisation peut être réalisée par tous les autres moyens mécaniques, électri- ques ou électroniques convenables. De même qu'il est possible d'assurer le mouvement synchrone des 2 appareils Rhl et Rh2 à l'aide d'un seul servo-moteur de puissance approximativement double installe sur la voiture de tête. De plue, afin qu'un léger manque de synchronisation entre les mouvement des balais bl et b2 soit sans importance, l'enclenchement des divers contacteurs de couplage et de shuntage est contrôlé par des verrouillages d'un seul demi-rhéostat,Rhl dans le cas présent.
L'invention a été décrite, à titre d'exemple, pour un équipement à quatre moteurs mais il est loisible, sans sortir du cadre de l'invention, de l'appliquer à un équipement à 2,6 ou 8 moteurs.
Au cas où le nombre des moteurs est' supérieur à 2, on peut toujours, en appliquant le même procède, réaliser un démarrage utilisant successivement 5 ou 4 couplages, série,
<Desc/Clms Page number 14>
série-parallèle (1 ou couplage ) et parallèle
L'invention dépite plus haut à titre d'exemple pour un équipement de Motrice articulé fonotionnant en unité Isolée peut, bien entendu, Être appliquée à des équipements de rame$ d'automotrices fonctionnant en unités multiples (métro et grande traction).
Au lieu d'un poste de confite unique disposé à l'avant, comme nous l'avons supposé plus heut, la motriee unique ou les motrices accouplées peu** * d'autre part comporter chacune 2 postes de conduites, à raisen d'un par extrémité.
On peut enfin prévoir, au lieu d'une commande par pédales la commande par manipulateur pourvu ou non d'un dispositif d'homme-mort.