Système de fourniture et de captage occasionnels d'énergie électrique notamment pour un véhicule urbain de transport en commun.

La présente invention se rapporte à un système de captage occasionnel d'énergie électrique pour véhicule urbain de transport en commun.

Pour des raisons écologiques, la traction électrique s ' impose au sein des agglomérations urbaines dans le domaine des transports en commun.

Les lignes aériennes d'alimentation électrique supposent des structures de support et des liaisons filaires coûteuses et disgracieuses.

Outre leur aspect peu esthétique et leurs dimensions qui encombrent le champ visuel et détériorent la beauté des quartiers et monuments, les caténaires présentent un danger d'électrisation et un obstacle en hauteur.

D'un autre côté se développent des véhicules de transport en commun autonomes en énergie sur des parcours plus ou moins longs. Il s'agit de véhicules à traction ou à propulsion électrique à partir d'éléments électrochimiques (batteries, supercondensateurs) mais aussi d'énergie en réserve par exemple sous la forme d'énergie cinétique procurée par un volant rotatif d'inertie entraîné à haute vitesse et autres moyens .

Si ces systèmes apportent une solution intéressante au plan de l'écologie et des nuisances diverses dont la détérioration du paysage urbain, 1 ' inconvénient principal concerne la faible capacité d'accumulation en énergie et le rendement énergétique global très moyen.

Par ailleurs, au coût du matériel s'ajoute celui des moyens d'accumulation d'énergie.

Il existe déjà des systèmes autonomes dont

la recharge en énergie s'effectue au niveau des stations d'arrêt sur le parcours et dans des stations terminales. Ils nécessitent des durées assez longues d ' immobilisation . Le captage d'énergie pour la recharge s'effectue à l'arrêt par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs rails au sol.

Pour des raisons d'exploitation, les temps d'arrêt dans les stations de transport public ne peuvent excéder la durée d'immobilisation correspondant à la descente et à la montée des voyageurs .

Cette durée est souhaitée aussi courte que possible pour ne pas pénaliser celle du trajet. De plus, on cherche à la réduire afin d'améliorer encore le temps de transit.

Ainsi, les durées de recharge à chaque station étant assez faibles, elles ne peuvent améliorer que faiblement l'autonomie. La présente invention a pour but d'augmenter la durée de recharge aux stations, mais aussi et surtout de réduire la consommation électrique sur les réserves en fournissant une énergie électrique complémentaire ou motrice dans les phases de grande consommation d'énergie telles que les démarrages, les accélérations, les montées ...

Ce système de fourniture occasionnelle de l'extérieur en énergie électrique est utilisé à

1 ' arrêt en recharge et en roulage en énergie complémentaire ou simplement de traction. Il peut, par un surdimensionnement en puissance, participer aussi en roulage à la recharge des réserves lors des phases de grande consommation d'énergie.

On arrive ainsi à augmenter sensiblement l'autonomie et à satisfaire totalement les exigences d'exploitation d'un système de transport en commun

urbain.

A cet effet, on prévoit sur le trajet du véhicule urbain de transport en commun des tronçons de voie de circulation équipés sur une longueur suffisante d'un système de fourniture et de captage d'énergie électrique utilisé pour la recharge en énergie de réserves ou pour l'alimentation en énergie motrice sur ces tronçons ou bien pour les deux simultanément . De tels tronçons de fourniture et de captage pour la recharge électrique uniquement sont notamment prévus dans les zones d'arrêt du véhicule.

Avantageusement, les tronçons de captage se poursuivent de part et d'autre des stations d'arrêt pour augmenter la durée de recharge et alimenter le véhicule pendant la phase de démarrage. L'énergie à transférer s'en trouve réduite et l'autonomie non seulement préservée mais augmentée.

Ainsi, grâce à l'invention, on gagne en autonomie et ceci moyennant des travaux d'électrification simples et peu coûteux mettant en oeuvre des structures légères et peu développées notamment en longueur.

Ces tronçons localisés de captage ne nécessitent pas ou peu d'infrastructures et peuvent se partager avec d'autres fonctions utiles de l'espace public comme par exemple l'éclairage.

La sécurité urbaine et les problèmes de pollution visuelle et atmosphériques s'en trouvent grandement améliorés.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, description faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels : . la figure 1 est un schéma d'une fraction de parcours typique avec différents tronçons spécifiques de

captage d'énergie,

. la figure 2 est une vue frontale de deux rames en position d'alimentation électrique à partir d'un même poteau distributeur, . la figure 3 est une vue frontale d'un poteau distributeur montrant le rabattement de ses deux branches,

. la figure 4 est une vue schématique en perspective montrant un véhicule et sa structure réceptrice de toit sur laquelle les éléments de contact électrique sont en appui.

La description ci-après porte sur une fourniture et un captage occasionnels d'énergie électrique par contact direct ou à distance, par exemple par induction, en vue de recharger momentanément sur le parcours une réserve d'énergie électrique et/ou d'apporter l'énergie électrique nécessaire à la traction ou à la propulsion dans certaines phases par transfert direct ou à distance d'énergie électrique.

Cependant, il est bien entendu que cette recharge ou alimentation motrice ne porte pas uniquement sur une réserve formée de batteries, mais sur toute possibilité et tous moyens d'accumulation d'énergie à bord d'un véhicule à partir d'énergie électrique venue de l'extérieur et accumulée autrement, notamment par supercondensateurs, par volant d'inertie et autres.

Selon l'invention, le parcours urbain d'un véhicule de transport en commun comporte, en différents endroits, des tronçons ou sections de fourniture et de captage d'énergie électrique. Il s'agit de sections spécifiques dans des stations d'arrêt 1 ou de tronçons courants dans des endroits particuliers le long desquels le besoin en énergie est plus fort. On peut distinguer parmi ceux-ci, des

tronçons ou sections de fourniture et de captage en montée 2 ou d'accélération après des plages de ralentissement ou des tronçons de démarrage après des arrêts forcés de circulation, par exemple à un feu d ' arrêt .

La figure 1 montre l'implantation de l'alimentation électrique dans une station d'arrêt 1 avec une zone d'entrée et une zone de départ. Elle montre aussi une section de montée 2 définie comme zone particulière ainsi qu'une zone supplémentaire de recharge 3.

Comme indiqué, lorsque la distance entre les stations 1 devient importante, il peut également être prévu dans des endroits appropriés, des zones supplémentaires de recharge 3 qu'un véhicule 4 par exemple urbain de transport en commun traverse en roulant. Dans ces zones supplémentaires 3, le véhicule 4 peut recharger ses batteries, mais aussi bénéficier d'un gain en énergie par une accélération momentanée dans les limites opérationnelles imposées par les définitions d'exploitation.

On décrira ci-dessous un mode de réalisation préférentiel de l'invention appliqué à une alimentation électrique aérienne d'un véhicule urbain de transport en commun. Il est bien entendu que le transfert d'énergie peut s'effectuer sans contact aussi bien en aérien qu'au sol par exemple par induction.

Le mode de réalisation par captage au sol entre bien entendu dans le même concept inventif car l'homme du métier pourra sans difficulté imaginer ce type de variante.

Chaque tronçon ou section de captage est équipé d'une pluralité de moyens individuels de fourniture d'énergie électrique par exemple des poteaux distributeurs tels que 5 monobranche ou bi-

branches dans le cas de deux voies de circulation parallèles, par exemple du type de ceux représentés sur la figure 2, comportant un fût 6 et une ou deux branches flexibles 7 ou 8. Chaque branche 7 ou 8 comporte à son extrémité un élément 9 de distribution d'énergie électrique, par exemple sous la forme d'une barre de contact 10 à la manière d'un pantographe.

Les poteaux distributeurs constituent autant de sources individuelles de fourniture d'énergie électrique.

Ils sont de préférence régulièrement espacés.

Cette barre 10 de chaque poteau distributeur vient en contact mobile de fourniture d'énergie électrique avec au moins une piste d'un équipement supérieur de captage d'énergie électrique que porte chaque véhicule en partie supérieure au niveau de son toit ou en partie basse au niveau de son châssis. II peut s'agir, comme représenté schématiquement sur la figure 4, d'un ou de deux rails de captage 11 ou 12 électriquement conducteurs formant une ou deux piste(s) parallèle(s) de captage, portés par un support électriquement isolant monté par l'intermédiaire d'une suspension sur la structure de toit 13 du véhicule 4.

L'espacement des poteaux distributeurs 5 sera de préférence inférieur à la longueur du ou des rail(s) conducteur(s) de captage prévu(s) sur le toit du véhicule.

Les branches 7 ou 8 des poteaux distributeurs 5 sont de préférence relativement flexibles pour assurer le contact entre la barre de contact 10 et l'équipement supérieur de captage du véhicule.

Le contact peut également être assuré sous

une contrainte élastique vers le ou les rail(s) de captage 11 ou 12, contrainte procurée par l'effet élastique de la branche correspondante 7 ou 8 ou par une force extérieure à cette branche. Concernant les poteaux distributeurs 5 , ceux-ci peuvent être multifonction et ainsi intégrer par exemple la fonction d'éclairage public par une ou plusieurs branches 14 terminées par une ou plusieurs source ( s ) lumineuse ( s ) 15. Bien entendu, pour un fonctionnement sans interruption, il faut que dans les sections de fourniture d'énergie électrique, la distance entre les poteaux distributeurs 5 soit inférieure à la longueur linéaire de captage sur la structure de toit 13 du véhicule 4 récepteur.

Ce type de fourniture d'énergie électrique permet de s'affranchir de lignes aériennes continues, tout en garantissant un fonctionnement de même fiabilité. Il peut en outre procurer un niveau de sécurité nettement supérieur à celui des lignes aériennes continues car, pour des raisons de sécurité, les pièces de contact des poteaux distributeurs 5 ne seront de préférence alimentées qu ' à l ' arrivée du véhicule 4 ou peu avant son arrivée et mises hors alimentation au moment de son départ du tronçon de captage.

Ces commutations d'alimentation électrique seront avantageusement commandées automatiquement par le passage du véhicule devant ou par le travers de capteurs ou de détecteurs de présence (non représentés) placés à distance de l'entrée et de la sortie de la section concernée.

Une protection mécanique du contact électrique peut aussi être ajoutée. Cette protection est automatiquement repoussée au passage de la piste de contact sur le toit du véhicule.

Selon un mode de réalisation préférentiel, les branches 7 ou 8 des poteaux distributeurs 5 peuvent être prévues relevables ou rétractables en position de repos lorsque le véhicule 4 se trouve hors du tronçon de captage, ce qui améliore encore la sécurité et permet le passage des véhicules routiers spéciaux de grande hauteur, par exemple ceux de convois exceptionnels ou d'intervention.

Un exemple de la façon de se rabattre et de se déployer des branches est donné par l'illustration de la figure 3.

Diverses variantes supplémentaires peuvent en outre être prévues.