EP0533582B1 - Cabine de conduite pour véhicule ferroviaire - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a driver's cab for a railway vehicle, in particular for a high-speed train.
- the driver's cab of a rail vehicle is, in a conventional manner, integrated into the general body structure made up of numerous mechanically welded elements, which requires fitting on the intermediate structure ensuring mechanical resistance, an interior covering (for the comfort, design and functions of the cabin) and exterior trim (for design and aerodynamics).
- the following other elements must also be reported: the console, the wiring, the piping, the air conditioning ducts, the sanding hatches and the window frames as well as many other elements.
- the object of the present invention is to overcome all these drawbacks.
- a driver's cab for a railway vehicle comprising walls made of composite material, characterized in that the walls of the cabin as well as the framework of the cab console constitute a one-piece assembly of composite material, l integration of the cabin console frame to stiffen the cabin.
- the exterior, interior and mechanical resistance functions are integrated into a single wall.
- the concept of cabin module reduces the problem of interfaces to a problem of mechanical connection with the body and some connections (electrical, pneumatic and air conditioning).
- the use of composite materials allows complex shapes so as to be able to follow the lines required by aerodynamics and design. It also gives an excellent quality of finish for exterior and interior trim, which limits the number of trim pieces reported.
- This modular design facilitates maintenance or even interchangeability of the cabin.
- the cabin can be, when mounted on the vehicle, fully equipped with its accessories, wiring, piping, connection with the outside being carried out by electrical couplers or pneumatic connections.
- This cabin module allows the realization, the equipment and the tests outside the assembly line of the body, which reduces costs and production times.
- the driver's cabin forming a monobloc assembly has the advantage of simplifying the cabin construction even further and further improving the properties of mechanical resistance, thermal and acoustic insulation and sealing.
- the walls of the cabin have shaped elements allowing the integration of elements or parts of elements intended to equip the cabin.
- These form elements may include sheaths (for example for air conditioning, wiring, piping), glass frames, equipment and covering supports.
- the walls of the cabin can also include at least one insert for mounting the equipment.
- console frame stiffens the front bumper and therefore offers more safety to the driver.
- the synergy of all these functions thus results in a reduction in mass and an optimization of the volume occupied.
- the weight gain that can be obtained for the cabin compared to conventional assembly is around 40%.
- the driving cabin 1 has six walls constituting the front face 2, the floor 7, the roof 4 bending forward to define the location of the window 8 of the cabin, the rear face 5 serving as a partition with the rest of the traction unit, two lateral faces 3 and 6 comprising an emergency door 9.
- the driver's cabin is intended to be fixed on the platform 10 formed at the front of the chassis 11 of the body 12 of the rail vehicle.
- the walls of the driver's cabin can be developed separately and then assembled, but it is preferable to make the cabin in one go as a single unit. This solution poses no production problem for the specialist in composite materials.
- the walls can be formed, as shown in Figure 2, of an outer part 20 and an inner part 21.
- the outer part 20 in this case comprises a core 22 sandwiched between two skins 23 and 24 made of epoxy glass .
- the core 22 can have a honeycomb structure or be composed of thermostable aramid textile fiber, for example poly (metaphenylene isophthalamide) better known by the registered name Nomex.
- the outer part 20 provides mechanical strength, tightness, aerodynamics and design.
- the inner part 21 is, in the case illustrated by FIG. 2, composed of three successive layers: a viscoelastic layer 25 sandwiched between two laminated layers 26 and 27, for example made of phenolic glass.
- the interior part can fulfill the functions of vibration decoupling, interior design and mechanical strength of the floor.
- the assembly 20 and 21 also provides thermal and acoustic insulation as well as fire resistance.
- FIG. 3 there is shown by way of example a cabin 1 of composite material equipped with some accessories or shaped elements integrated into the walls of the cabin.
- the roof of the cabin can comprise, on either side of the location of the window, technical sheaths 30 and 31 ending at the front of the cabin and connected to the rear face of the cabin, frames of windows, a small piece of window equipment 32 for example for housing the wiper motors.
- Air conditioning ducts 33 for the floor
- 34 and 35 for the front face
- the floor also includes a base 36 allowing the driver's seat to be fixed, the frame 37 of the console and a passage 44 for pipes and technical ducts towards the console.
- the side faces of the cabin may include a hole in the sand pit 38 and an emergency hatch 39 also made of composite material and optionally fitted with a window.
- the rear face of the cabin comprises a door 40 for communication with the rest of the vehicle, a stale air outlet 41, a space 42 delimiting a cabinet door giving access to equipment or other equipment, a space 43 delimiting the location of a passenger seat.
- the cabin module thus formed can be fixed by bolting to the chassis of the rail vehicle as well as to the upper sills of the flag leaf. If necessary, this fixing can be done by means of elastic studs.
- the cabin thus secured withstands frontal forces. These are transmitted to the chassis and the sills via fixed stops. These same fasteners and stops ensure the recovery of the lifting efforts of the machine.
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Description
- L'invention concerne une cabine de conduite pour véhicule ferroviaire, en particulier pour train à grande vitesse.
- La cabine de conduite d'un véhicule ferroviaire est, de manière classique, intégrée dans l'ossature générale de caisse constituée de nombreux éléments mécano-soudés ce qui nécessite de rapporter sur la structure intermédiaire assurant la résistance mécanique, un habillage intérieur (pour le confort, le design et les fonctions de la cabine) et un habillage extérieur (pour le design et l'aérodynamisme). Les autre éléments suivants doivent également être rapportés : le pupitre, le câblage, la tuyauterie, les gaines de climatisation, les trappes de sablage et les cadres de vitres ainsi que beaucoup d'autres éléments.
- Le montage de cette cabine de conduite présente les nombreux inconvénients suivants :
- - la transmission des vibrations jusqu'à la cabine se fait par les éléments de la structure;
- - les ponts thermiques entre l'ossature et la cabine procurent une mauvaise isolation à la chaleur;
- - il existe une mauvaise étanchéité à l'air, et donc une grande sensibilité aux ondes de pression, due aux différentes jonctions entre les éléments constitutifs de la cabine;
- - le système de fabrication engendre une masse très importante par suite du manque d'intégration des éléments les uns par rapport aux autres;
- - la conception de la cabine impose un temps de montage très long car aucune préparation de sous-ensembles ne peut avoir lieu;
- - il n'y a aucune possibilité d'essai avant le montage final de la cabine sur le véhicule;
- - le grand nombre d'interfaces impose des tolérances très précises sur chaque élément constitutif de la cabine, ce qui induit des temps et des coûts de fabrication importants.
- Le but de la présente invention est de pallier tous ces inconvénients.
- Selon la présente invention, il est maintenant proposé une cabine de conduite pour véhicule ferroviaire comportant des parois en matériau composite, caractérisée en ce que les parois de la cabine ainsi que l'ossature du pupitre de cabine constituent un ensemble monobloc en matériau composite, l'intégration de l'ossature du pupitre de cabine permettant de rigidifier la cabine.
- Cette construction présente de nombreux avantages. Les fonctions habillage extérieur, intérieur et de résistance mécanique sont intégrées en une même paroi. Il existe des matériaux composites dont les propriétés permettent d'assurer à la fois la résistance mécanique désirée, l'isolation thermique et acoustique, le découplage vibratoire de la cabine, l'étanchéité et la tenue au feu. Le concept de module cabine réduit le problème des interfaces à un problème de liaison mécanique avec la caisse et de quelques connexions (électriques, pneumatiques et de climatisation). L'utilisation de matériaux composites permet des formes complexes de manière à pouvoir suivre les lignes requises par l'aérodynamisme et le désign. Elle donne également une qualité de finition excellente pour l'habillage extérieur et intérieur, ce qui limite le nombre de pièces d'habillage rapportées. Cette conception modulaire facilite l'entretien voire l'interchangeabilité de la cabine. La cabine peut être, au montage sur le véhicule, entièrement équipée de ses accessoires, du câblage, de la tuyauterie, le raccordement avec l'extérieur étant effectué par des coupleurs électriques ou des raccords pneumatiques. Ce module cabine permet la réalisation, l'équipement et les essais en dehors de la chaîne de montage de la caisse, ce qui réduit les coûts et les temps de production.
- La cabine de conduite formant un ensemble monobloc procure l'avantage de simplifier encore plus la construction de la cabine et d'améliorer encore les propriétés de résistance mécanique, d'isolation thermique et acoustique et d'étanchéité.
- Dans un mode de réalisation préféré, les parois de la cabine comportent des éléments de forme permettant l'intégration d'éléments ou de parties d'éléments destinés à équiper la cabine. Ces éléments de forme peuvent comprendre des gaines (par exemple pour la climatisation, le câblage, la tuyauterie), des cadres de vitre, des supports d'équipement et d'habillage.
- Les parois de la cabine peuvent comporter également au moins un insert pour le montage des équipements.
- L'intégration de certains éléments dans la masse des parois de la cabine diminue fortement le nombre d'éléments à rapporter.
- La diminution du nombre de pièces et d'interfaces rend inutile certains accès de montage et permet des gains de volume non négligeables. L'intégration de l'ossature du pupitre à la cabine permet de rigidifier le bouclier avant et par conséquent offre plus de sécurité au conducteur.
- La synergie de toutes ces fonctions entraîne ainsi une diminution de la masse et une optimisation du volume occupé. Le gain de masse que l'on peut obtenir pour la cabine par rapport au montage classique est d'environ 40 %.
- L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et particularités apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre non limitatif, accompagnée des dessins annexés parmi lesquels :
- - la figure 1 est une vue en perspective illustrant le positionnement de la cabine de conduite sur la caisse d'un engin de traction ferroviaire,
- - la figure 2 est une vue en coupe d'un fragment de paroi de la cabine de conduite,
- - la figure 3 est une vue schématique de la cabine de conduite comportant des éléments de forme pour les équipements de cette cabine.
- Sur la figure 1, la cabine de conduite 1 comporte six parois constituant la face avant 2, le plancher 7, le toit 4 s'incurvant vers l'avant pour définir l'emplacement de la vitre 8 de la cabine, la face arrière 5 servant de cloison avec le reste de l'engin de traction, deux faces latérales 3 et 6 comportant une porte de secours 9.
- La cabine de conduite est destinée à être fixée sur la plate-forme 10 formée à l'avant du châssis 11 de la caisse 12 du véhicule ferroviaire.
- Les parois de la cabine de conduite peuvent être élaborées séparément puis assemblées mais il est préférable de réaliser la cabine en une seule fois sous forme d'un ensemble monobloc. Cette solution ne pose aucun problème de réalisation pour le spécialiste des matériaux composites.
- Les parois peuvent être formées, comme le montre la figure 2, d'une partie extérieure 20 et d'une partie intérieure 21. La partie extérieure 20 comprend dans ce cas une âme 22 prise en sandwich entre deux peaux 23 et 24 en verre époxy. L'âme 22 peut avoir une structure en nid d'abeille ou être composée de fibre textile aramide thermostable, par exemple le poly(métaphénylène isophta- lamide) plus connu sous le nom déposé Nomex. La partie extérieure 20 assure la tenue mécanique, l'étanchéité, l'aérodynamisme et le design.
- La partie intérieure 21 est, dans le cas illustré par la figure 2, composée de trois couches successives : une couche viscoélastique 25 prise en sandwich entre deux couches stratifiées 26 et 27 par exemple en verre phénolique. La partie intérieure permet de remplir les fonctions de découplage vibratoire, de design intérieur et de tenue mécanique du plancher. L'ensemble 20 et 21 assure en plus l'isolation thermique et acoustique ainsi que la tenue au feu.
- Sur la figure 3, on a représenté à titre d'exemple une cabine 1 en matériau composite équipée de quelques accessoires ou éléments de forme intégrés aux parois de la cabine. Ainsi, le toit de la cabine peut comprendre, de part et d'autre de l'emplacement de la vitre, des gaines techniques 30 et 31 aboutissant à l'avant de la cabine et raccordées sur la face arrière de la cabine, des cadres de vitres, un petit équipement de vitre 32 par exemple pour loger les moteurs d'essuie-vitre. Des gaines de climatisation 33 (pour le plancher), 34 et 35 (pour la face avant) permettant le renouvellement de l'air à partir de la face arrière vers la vitre frontale. Le plancher comporte aussi un socle 36 permettant la fixation du siège du conducteur, l'ossature 37 du pupitre et un passage 44 pour des tuyauteries et des gaines techniques vers le pupitre. Les faces latérales de la cabine peuvent comprendre un orifice de sablière 38 et une trappe de secours 39 réalisée également en matériau composite et équipée éventuellement d'une vitre. La face arrière de la cabine comprend une porte 40 de communication avec le reste du véhicule, une sortie d'air vicié 41, un espace 42 délimitant une porte d'armoire donnant accès à des appareillages ou autres matériels, un espace 43 délimitant l'emplacement d'un siège passager.
- D'autre formes ou inserts permettent d'assurer, selon les besoins, la fixation d'autres équipements de cabine, de plafonnier, etc.
- Le module cabine ainsi constitué peut être fixé par boulonnage au châssis du véhicule ferroviaire ainsi qu'aux longrines supérieures du battant de pavillon. Si cela est nécessaire, cette fixation peut se faire par l'intermédiaire de plots élastiques. La cabine ainsi solidarisée résiste aux efforts frontaux. Ceux-ci sont transmis au châssis et aux longrines par l'intermédiaire de butées fixes. Ces mêmes fixations et butées assurent la reprise des efforts de relevage de la machine.
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