Equipement de commande automatique de locomotive électrique. La présente invention est relative à l'équi pement de commande automatique de loco motive électrique. La réalisation de tels équi pements présente souvent de sérieuses diffi cultés, étant. donné qu'il s'agit de dispositifs à grands nombres de crans et de couplages devant satisfaire à de nombreuses conditions telles que, par exemple, la variation très pro gressive de l'effort de traction, l'adaptation facile aux circonstances d'exploitation, de nombreuses garanties contre les avaries et fausses man#uvres, la facilité de commande, etc.
Il devient souvent pratiquement impossi ble de remplir sans trop de complications tout ce programme à l'aide d'équipements à con tacteurs individuels ou avec ceux qui com portent un seul combinateur à commande indirecte, comme cela se fait. couramment. dans le cas d'automotrices.
On a déjà réalisé des équipements auto matiques à deux combinateurs séparés, com mandés par un manipulateur, mais une telle subdivision, avantageuse pour les automo trices, n'assouplit et ne simplifie pas suffi samment les équipements lorsque le pro gramme à remplir est aussi complexe que ce lui de grosses locomotives de chemins de fer.
Conformément à la présente invention, l'équipement de commande automatique de locomotive qui comporte au moins un mani pulateur, des combinateurs principaux en- traînés par des moteurs auxiliaires et une excitatrice pour le freinage, est caractérisé par le fait qu'un de ces combinateurs, dit, combi- nateur de couplage, est prévu pour effectuer les divers couplages des moteurs de traction, qu'un second, dit.
combinateur d'accélération, est prévu pour commander les résistances de démarrage, et qu'un troisième, dit combina- teur de shuntage et de récupération, est prévu pour grouper et commander les champs des moteurs de traction en marche et en freinage, chacun de ces trois combinateurs étant sépa rément actionné pas à pas dans les deux sens par lesdits moteurs auxiliaires qui sont reliés au manipulateur et à des contacts auxiliaires des trois combinateurs par des circuits et re lais d'asservissement et de verrouillage, de façon à ce que les trois combinateurs prennent automatiquement par des mouvements con jugués leurs positions correspondant aux po sitions du manipulateur.
De préférence, les divers contacteurs de l'équipement sont. groupés pour former les trois combinateurs principaux, de telle façon que le premier combinateur est formé par des contacteurs à cames montés sur un arbre commun et destinés à coupler les induits, le second par des contacteurs à cames montés sur un arbre commun et agissant sur les ré sistances de démarrage, et le troisième par ceux agissant sur les inducteurs des moteurs de traction et, montés sur un troisième arbre commun; chacun de ces arbres à cames porte un combinateur auxiliaire, prévu pour les circuits de commande et de verrouillage.
Zinc telle subdivision et répartition des contacteurs, combinées avec les asservisse ments mutuels des divers combinateurs prin cipaux, permettent notamment de simplifier l'équipement et d'en réduire l'encombrement et le prix. Par exemple, dans un équipement de locomotive connu comportant des contac teurs individuels et non groupés, on réalise 50 crans de démarrage par 62 contacteurs, c'est-à-dire qu'on a 0,8 cran par contacteur; dans un autre équipement comportant deux combinateurs dont chacun est à fonctions multiples, on réalise à peu près un cran par contacteur, tandis que dans aine forme d'exé cution préférée de l'équipement conforme à l'invention, on obtient à peu près deux crans par contacteur.
D'autre part, malgré le nombre réduit de contacteurs, le fonctionnement conjugué des divers combinateurs peut être facilement mo difié, ce qui permet de réaliser, par des asservissements judicieux, des opérations beaucoup plus nombreuses, c'est-à-dire d'aug menter la flexibilité de l'équipement et d'en faciliter l'adaptation aux diverses conditions d'exploitation. Par ailleurs, les équipements conformes à l'invention présentent notam ment une sécurité accrue et des grandes fa- cilités de commande et d'entretien.
Comme il a été indiqué plus haut, chaciui des combinateurs principaux séparés com porte, en dehors des contacts principaux agis sant sur les circuits de traction, plusieurs groupes de doigts et de segments d'asservisse ment et de commande reliés entre eux, ainsi qu'aux contacts du manipulateur soit direc tement, soit par l'intermédiaire de relais; ces connexions auxiliaires réalisent des circuits de commande qui mettent en route ou arrê tent les moteurs auxiliaires réversibles des divers combinateurs d'après les positions et les déplacements des manettes du manipula teur.
Le dessin représente, à titre d'exemple, un schéma très simplifié d'une forme d'exé- cation de l'équipement conforme à l'inven tion.
L'équipement électrique est alimenté par le pantographe 1 par l'intermédiaire du dis joncteur général 2 et des contacteurs princi paux 3; il comporte notamment. un certain nombre de moteurs clé traction<B>311,</B> 1l12, ete., un ensemble de résistances de démarrage et de réglage R et une excitatrice E pour la récu pération. Les connexions principales parcou rues par les courants des moteurs sont sym bolisées par les gaines 4.
L'équipement de commande et de réglage comporte notamment le manipulateur 5, le combinateur 6 de couplage des moteurs, le com- binateur d'accélération 7 et le combinateur 8 de shuntage et de récupération, l'inverseur 9, les moteurs auxiliaires réversibles 10, 11, 12 d'en traînement des combinateurs, Lui ensemble 13 de relais de commande desdits moteurs auxi liaires, un ensemble 14 de relais de traction et d'asservissement et la batterie 15 alimentant les circuits de commande.
Sur le manipulateur 5, la manette de ré glage C commande les crans: S de série, SP de série-parallèle, P de parallèle et Rec. de récupération; I est la manette d'inversion et F, <I>f f .</I> une manette destinée à régler en marche l'effort de traction et en récupération le cou rant renvoyé à la ligne.
Chacun des combinateurs 6, 7, 8 comporte deux parties: l'une, représentée sur le dessin par le rectangle inférieur, est constituée par un groupe de contacteurs mécaniques actionnés par un arbre à carnes qui est. en traîné dans les deux sens par le moteur auxiliaire correspondant 10, 11 ou 12; l'autre partie, schématisée par un rectangle supé rieur plus petit 6', 7' ou S' comporte, par exemple, un tambour ou combinateur auxi liaire à segments, coopérant avec des doigts reliés aux circuits de commande et d'asser vissement. Ces circuits, qui sont. alimentés par la batterie 15 et qui relient entre eux le manipulateur 5, les parties auxiliaires 6', 7', 8' des combinateurs séparés 6, 7, 8, les relais 13 et 14 et l'excitation de l'excitatrice E, sont représentés symboliquement par les gaines 16.
Les circuits de commande et de réglage des moteurs auxiliaires 10, 11, 12 (qu'on suppose électriques, mais qui peuvent être quelconques), sont schématisés par la gaine 17.
L'inverseur 9, qui comporte également une partie auxiliaire 9' réservée aux circuits d'asservissement, est représenté comme étant commandé mécaniquement par le combina- teur de couplage 6. On peut, par exemple, prévoir à cet effet une liaison mécanique telle que si le combinateur 6 tourne dans le sens normal, l'inverseur reste immobile et que, pour actionner l'inverseur, le combinateur 6 doive effectuer un ou plusieurs mouvements en sens inverse.
Cet équipement comporte de nombreux asservissements et modes opératoires qui sont. décrits ci-après.
Entre le combinateur de couplage 6, le combinateur d'accélération 7, l'inverseur 9 et le manipulateur 5 est prévu un asservisse ment de progression et de régression nor male de crans, avec la commande automati que des transitions par la méthode du pont. Dans ce but, chacune des parties auxiliaires 6' et 7' des combinateurs 6 et 7 comporte un groupe de doi=gts dits de progression et un autre groupe de doigts dits de régression ainsi qu'un relais sélectif (non représentés).
A l'aide de ces doigts et de ce relais, on réalise de préférence le mode opératoire sui vant: En faisant avancer la manette C du ma nipulateur 5, on excite ledit relais qui se trouve, par exemple, dans le groupe schéma tisé par 14 et qui alimente les moteurs auxi liaires 10 et 11 des combinateurs 6 et 7 à travers leurs groupes respectifs de doigts de progression, de telle sorte que le combinateur 6 établisse d'abord le premier couplage des moteurs en série, après quoi le combinateur 7 se met en route pour éliminer les résistances R. L'avance de ce dernier est réglée par le relais d'accélération de la locomotive, monté en 14.
Avant atteint le dernier cran du cou plage série, le combinateur 7 alimente, s'il y a lieu, le moteur auxiliaire 10 du combina- teur 6 qui effectue la transition et passe au couplage suivant, par exemple série-paral- lèle , dans lequel le combinateur d'accéléra tion 7 recommence à éliminer les résistances R. Pendant cette manoeuvre, les deux combi nateurs tournent dans le même sens. Dans ce qui précède, on n'a pas décrit l'agencement détaillé des circuits qu'un spécialiste pourra établir facilement pour réaliser ce programme.
La transition d'un couplage à l'autre peut se faire par la méthode du pont équilibré, suivant un procédé connu. Dans ce cas, un relais spécial, dit d'équilibrage , fait inter venir le combinateur 7 qui réduit les résis tances dans le montage de transition, pré paré par le combinateur 6, pour faire dispa raître le courant. dans le pont, après quoi le pont est interrompu; le combinateur 7 con tinue alors l'élimination des résistances de démarrage.
Le relais d'accélération mentionné plus haut et commandant l'avance cran par cran du combinateur d'accélération 7, est de pré férence affecté de plusieurs façons: On peut modifier sa sensibilité à l'aide de la manette Ef <I>f.</I> du manipulateur 5, prévue pour faire varier les ampères-tours du relais d'accéléra tion par l'intermédiaire du rhéostat r, monté en dérivation sur la bobine du relais; un effet analogue peut être produit par l'interven tion du combinateur de shuntage 8 qui peut comporter des contacts à cet effet. On peut enfin mettre le relais d'accélération hors ser vice en cas de patinage des moteurs si le cou ple d'adhérence se trouve dépassé.
Dans ce but, des relais de patinage , montés en 14, sont agencés pour comparer entre elles les tensions aux bornes de deux ou de plusieurs moteurs Ml, 1112, etc. Chaque relais de patinage a, par exemple, la forme d'un relais différentiel, muni de bobines de tension reliées aux bornes des moteurs res pectifs et agencées de façon à ce que la somme de leurs ampères-tours soit normalement nulle. Si un des moteurs se met à patiner, sa tension aux bornes augmente, l'équilibre du relais est rompu et son armature est attirée.
De tels relais sont utilisés de plusieurs fa çons: En dehors de l'action décrite sur le relais d'accélération, ils peuvent, par exemple, inter- venir dans les circuits d'asservissement des moteurs auxiliaires pour arrêter la progres sion du combinateur 7 ou bien pour comman der la régression des combinateurs 7 et 6; ils peuvent aussi réduire le courant de -freinage en agissant, par exemple, sur l'excitatrice E ou faire déclencher les contacteurs principaux 3.
Quand la manette C du manipulateur 5 quitte im cran de marche économique, c'est- à-dire sans résistances, et passe sur im cran de shuntage, l'asservissement est tel que le combinateur de shuntage 8 ne puisse se mettre en route que si le combinateur d'accé lération 7 se trouve sur certains crans, par exemple le dernier, et à condition qu'il y ait concordance entre la position de la manette C et celle du combinateur de couplage 6.
Ces conditions étant remplies par des contacts et connexions d'asservissement, un relais dit de shuntage se trouve excité et permet le fonc tionnement du moteur auxiliaire 12 qui en traîne le combinateur de shtuitage 8.
Les opérations s'effectuent alors automatiquement dans l'ordre suivant, par exemple: le combi- nateur de couplage 6 atteint la position pres crite par la manette C, le combinateur d'accé lération 7 quitte son dernier cran et revient lin peu en arrière pour insérer dans les cir cuits des moteurs 1ï11,112, etc. ime partie des résistances R;
il fait avancer ensuite d'un cran le combinateur de shimtage 8 et élimine enfin progressivement les résistances qu'il vient d'insérer. Cette succession d'opérations de démarrage est commandée, s'il y a lieu, par un relais d'accélération; elle est obtenue par im jeu alternatif des doigts de progression et de régression et du relais sélectif mentionné plus haut, et son but est de réduire les appels de courant excessifs.
Lorsqu'on déplace la manette C du zéro directement sur un cran de shiultage d'un couplage à vitesse supérieure, les circuits d'asservissement permettent à l'équipement de passer, au cours de sa progression, directe ment du dernier cran série, par exemple, au premier cran série-parallèle et ainsi de suite, sans faire intervenir le shuntage;
ce résultat est obtenu par l'asservissement déjà men tionné, grâce auquel, tant qu'il n'y a pas de concordance entre la manette C et le combi nateur 6, le combinateur de shuntage 8 reste immobilisé.
L'exemple du mode opératoire en shiuitage qu'on vient de décrire montre que, dans cer tains cas, les combinateurs effectuent auto matiquement des mouvements alternatifs. Il illustre clairement la souplesse de l'équipe ment et la possibilité de réaliser, par des liai sons simples et faciles à établir, des opéra tions conjuguées très diverses et nombreuses.
Pendant le retour progressif de l'équipe ment d'un cran shunté (par exemple en série- parallèle) vers une position non shuntée dans nui couplage à vitesse inférieure (par exemple en série), l'asservissement et le mode opéra toire sont tels que le combinateur de shi-mtage 8 soit ramené au zéro, tandis que le relais sélectif mentionné plats haut alimente les groupes des doigts de régression sur les com binateurs 6 et 7, de sorte que ces derniers effectuent conjointement la régression com mandée.
Aii cours de cette régression, le com binateur de couplage 6 n'est actionné que lorsque les résistances R ont été convenable ment insérées par le combinateur 7.
Pour revenir progressivement en arrière depuis une position shuntée ou non vers une position plus fortement shuntée dans un cou plage à vitesse inférieure (par exemple du premier cran de shuntage en parallèle vers le quatrième cran de shuntage en série-paral- lèle), la partie 7' du combinateur d'accéléra tion comporte un groupe de doigts et de segments destiné à la commande du combina- teur de shuntage 8.
Il est facile d'agencer cet asservissement de telle manière que le combi- nateur 7, en réinsérant progressivement les résistances R dans les circuits des moteurs 11T1, <I>11'l2,</I> ete., fasse progresser de temps en temps le combinateur de shuntage 8 par un mouvement pas à pas vers la position désirée à l'aide de segments espacés qui ferment de temps en temps le courant de commande du moteur auxiliaire 12.
(Dans l'exemple consi déré, le combinateur 8 avancera successive ment de trois crans.) Lorsque le combina- teur de couplage 6 effectue alors la transition pour passer vers le couplage à vitesse infé rieure par l'intermédiaire du pont., l'équipe ment atteint directement, mais sans à-coups, la position shuntée: ce mode opératoire per met ainsi de faire la régression sans varia tions importantes de l'effort de traction.
Le retour de l'équipement an cran zéro peut s'effectuer lentement ou rapidement. Pour faire le retour lent, l'opérateur place la manette C d'abord au premier cran de dé marrage, ce qui fait fonctionner les moteurs auxiliaires 10 et 11 de façon à faire régresser automatiquement et normalement les combi- nateurs 6 et 7 dans l'ordre voulu en passant par tous les crans sans shuntage, après quoi l'opérateur passe au zéro en coupant les cou rants par le combinateur 6.
Pour faire la régression accélérée, l'opéra teur met la manette C directement au zéro. L'agencement des circuits d'asservissement est tel que le combinateur 7 revient alors, comme dans le cas précédent, progressive ment au premier cran du couplage en service; après quoi, par le jeu des contacts et des segments de régression, le combinateur 6 intervient pour passer directement au pre mier cran du couplage à. vitesse inférieure, ensuite au premier cran du couplage série et finalement au zéro, le combinateur 7 restant immobile.
Ce molle opératoire est facilement réalisé par un agencement correspondant des doigts et (les segments (le régression.
Enfin, pour effectuer une coupure brus que du courant de traction, le conducteur peut faire déclencher les contacteurs princi paux 3 par une commande telle qu'un bou ton d'arrêt prévu à net effet.
Pour la régression accélérée qu'on vient d'exposer, on peut, prévoir un dispositif de maintien des contacteurs principaux 3 dans la position fermée. Dans ce but, les contac teurs 3 peuvent être excités par l'intermé diaire d'un relais temporisé monté en 1-1 et qui est périodiquement relancé par des se,- ments disposés entre les crans de la partie 6' du combinateur de couplage et entre les crans de la partie 7' du combinateur d'accélération. Il en résulte que pendant la régression con juguée de ces combinateurs, les contacteurs 3 sont maintenus fermés en permanence, mais si les combinateurs viennent à s'arrêter en cours de route, les contacteurs 3 déclenchent, ce qui constitue une sécurité supplémentaire.
Pendant le fonctionnement de l'équipe ment en récupération, les circuits d'asservis sement et de commande réalisent les mouve ments automatiques des combinateurs dans un ordre différent par l'intermédiaire d'au tres doigts auxiliaires prévus à cet effet. Quand on met la manette C du manipulateur dans une des trois positions désignées par Rec. (et correspondant respectivement à la récu pération en parallèle, en série-parallèle ou en série), le combinateur 8 de shuntage et de récupération est le premier à. fonctionner pour brancher torts les inducteurs des mo teurs de traction en série sur l'excitatrice E.
Le combinateur 6 est libéré ensuite par des doigts auxiliaires sur le combinateur 8 pour grouper les induits des moteurs suivant la position de la manette C; le combinateur 7 reste sur son premier cran avec toutes les ré sistances R en circuit.
Par la manette Ef <I>f.</I> du manipulateur, (lui agit pendant la récupération sur le rhéostat r_, on règle alors l'excitation de l'excitatrice E, et. quand la tension aux bornes des induits des moteurs Ml, 112, etc. devient égale à celle du réseau, un relais dit de récupération (monté en 14) ferme les contacteurs de ligne 3, après quoi le combinateur 7 est mis en route pour réduire dans une certaine mesure les résistances du circuit de récupération.
Le courant. récupéré peut être réglé ensuite par la même manette Ef <I>f.</I> qui sert à modifier l'effort de la locomotive aussi bien en récu pération, en agissant sur le rhéostat r.= et sur l'excitatrice E, qu'en agissant en traction sur le rhéostat r, et sur le relais d'accélération, comme on l'a vu plus haut.
Dans ce qui précède, on n'a pas décrit en détail l'agencement des circuits d'asservisse- ment et de commande des combinateurs, cir cuits qui sont nécessaires pour réaliser les divers modes de fonctionnement exposés, ainsi que leurs variantes, étant donné que ces clé- tails peuvent être réalisés sans difficulté en présence des indications ci-dessus relatives aux moyens essentiels et aux asservissements à obtenir.
On voit que l'agencement décrit des con tacteurs groupés en trois combinateurs à fonctions séparées et distinctes en combinai son avec l'agencement des circuits et relais de commande et d'asservissement permet notam ment, en dehors de la simplification notable de l'éqLÛpement, de commander automatique ment dans les deux sens les divers combina teurs, d'effectuer diverses régressions clés crans sans être obligé de couper le courant, c'est-à-dire sans interrompre l'effort de trac tion, de réaliser, avec un nombre réduit de contacteurs,
un nombre de crans très élevé et des modes opératoires très variés qu'il est impossible ou très difficile d'obtenir avec les équipements connus, ainsi que d'obtenir de nombreux asservissements de commande ou de sécurité procurant le fonctionnement auto matique et semi-automatique de la locomotive.