EP1215098A1 - Véhicule ferroviaire à cabine de conduite comportant une structure absorbeuse d'énergie adaptée à une collision au-dessus du chassis du véhicule - Google Patents

Véhicule ferroviaire à cabine de conduite comportant une structure absorbeuse d'énergie adaptée à une collision au-dessus du chassis du véhicule Download PDF

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EP1215098A1
EP1215098A1 EP01403037A EP01403037A EP1215098A1 EP 1215098 A1 EP1215098 A1 EP 1215098A1 EP 01403037 A EP01403037 A EP 01403037A EP 01403037 A EP01403037 A EP 01403037A EP 1215098 A1 EP1215098 A1 EP 1215098A1
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protective shield
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vehicle
energy absorbing
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Marcel Godin
Gérard Gielczinski
Christian Boneill
Isabelle Guilloteau
Jean-Marc Langlet
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Alstom Transport Technologies SAS
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Alstom SA
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    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • B61C17/04—Arrangement or disposition of driving cabins, footplates or engine rooms; Ventilation thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D15/00—Other railway vehicles, e.g. scaffold cars; Adaptations of vehicles for use on railways
    • B61D15/06—Buffer cars; Arrangements or construction of railway vehicles for protecting them in case of collisions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D17/00—Construction details of vehicle bodies
    • B61D17/04—Construction details of vehicle bodies with bodies of metal; with composite, e.g. metal and wood body structures
    • B61D17/06—End walls

Definitions

  • the invention relates to the field of vehicle construction, in particular of railway vehicles with driver's cab, and has as its object such a vehicle comprising an energy absorbing structure ensuring protection of the conductor of the vehicle in the event of a collision.
  • such a structure is provided to absorb the energy of a major shock. at the level of the vehicle chassis rails, but is not suitable for impact with an obstacle striking the driver's cab of the railway vehicle at above the chassis level.
  • Such a case can arise during a direct impact with an obstacle striking the rail vehicle near the driver's cab but also during an impact with an obstacle for which the absorbing elements of the chassis are oversized to ensure good absorption of the shock.
  • the significant rigidity of the chassis and the shape plunging from the end of the train most often lead to the lifting of the obstacle struck which then strikes the driver's cabin causing uncontrolled deformations of the latter, endangering the life of the driver.
  • the present invention aims to overcome these drawbacks by proposing a railway vehicle whose driver's cab has a protective shield which is suitable for absorbing the energy of a shock with an obstacle striking the driver's cabin above the level of the vehicle chassis rails and which is simple and economical to make.
  • the subject of the invention is a rail vehicle comprising an end provided a driver's cab, the vehicle comprising a rigid chassis extending under the driver's cab, characterized in that it includes a protective shield arranged in front of the driver's cab and provided with a rigid structure, the shield protection resting on the chassis and being connected to the chassis by means of less an energy absorbing element interposed locally between the shield and the frame.
  • FIG. 1 represents the front end of a railway vehicle comprising a rigid non-deformable chassis 1 ensuring the rigidity of the vehicle and a skin 5 providing the aesthetic envelope of the vehicle and supporting a windshield 9.
  • the vehicle is fitted with a driver's cab fitted with a structure for driver protection, shown exploded in Figure 2, interposed between the part of the skin 5 defining the front face of the vehicle and the interior of the cabin conduct.
  • This structure includes a rigid, non-deformable protective shield 3, having a front wall 3a extending vertically over substantially the entire driver's cabin height and having two side walls 3b extending laterally on each side of the driver's cab.
  • the front wall 3a is provided a large opening 10 facing the windshield 9 of the vehicle providing a good field vision to the driver.
  • the protective shield 3 includes a sole 3c resting on a flat surface of the chassis 1 and has two arms guide 11 respectively extending the two side walls 3b of the shield protection 3 down.
  • Each guide arm 11 extends vertically to near a beam 1b of the chassis 1 and has a lower end provided a rim 15 extending under the beam 1b to form an anti-lifting stop preventing the lifting of the protective shield 3 from the chassis 1.
  • the protective shield 3 is connected longitudinally to the chassis 1 at the level of each guide arm 11 by a deformable spacer 6 interposed between a face rear 11a of the guide arm 11 and a bearing face 1c belonging to a shoulder of the chassis 1 disposed opposite the rear face 11a of the guide arm 11.
  • the deformable spacer 6 is presented advantageously in the form of plastic deformation plate assemblies programmed, each longitudinal end of which is provided with a flange allowing its fixing by bolting.
  • the protective shield 3 also has, in its upper part, two beams link 12 extending towards the rear of the vehicle and connected to a ring of structure, not shown in the figures, supported by the chassis 1 of the vehicle.
  • the two connecting beams 12 are made up of deformation plate assemblies programmed plastic forming energy absorbing elements with mechanical resistance substantially equivalent to that of spacers 6 deformable.
  • the holding of the protective shield 3 on the chassis 1 is ensured locally by fuse bolts not shown in the figures.
  • the front face of the front wall 3a of the shield protection 3 supports a set of 7 protruding energy absorbers towards the front of the vehicle.
  • the resistance properties mechanical of the boxes 7 energy absorbers are lower than that of the spacers 6 and connecting beams 12 causing, in the event of an impact, a progressive deformation of all the boxes 7 energy absorbers before causing the deformation spacers 6 and connecting beams 12.
  • the front end of the chassis 1 of the vehicle is conventionally provided with two anti-overlap stops 8 energy absorbers arranged in the extension side members 1b, on either side of an automatic coupling 13 consisting of a head coupling connected to a head cross member of chassis 1 via an element energy absorber.
  • Anti-overlap stops 8 energy absorbers have very high mechanical strength properties, which are suitable for absorb the amounts of energy involved in an impact with another vehicle rail.
  • FIG. 4 illustrates the deformation of the structure of the vehicle previously described after an impact with an obstacle which struck the front face of the vehicle above the level of the side members 1b of the chassis 1, substantially at the height of the boxes 7 energy absorbers supported by the front face of the protective shield 3.
  • the 7 absorber boxes of the front face of the protective shield 3 are crushed, thus absorbing part of the shock energy and the residual shock energy is absorbed by the progressive deformation of the spacers 6 and the connecting beams 12, causing a rearward movement of the protective shield 3 relative to the chassis 1, the protective shield 3 being guided on the chassis 1 throughout its movement by the two guide arms 11.
  • Such a progressive displacement of the protective shield 3 makes it possible to absorb impact energy while maintaining the integrity of the protective shield 3, which provides survival space for the driver who is permanently sheltered behind the protective shield 3.
  • the recoil of the protective shield 3 is carried out on a stroke which cannot be greater than one maximum stroke given, the support face 1 c of the chassis 1 cooperating with the arms of guide 11 to block the movement of the shield 3 beyond the normal range absorption by crushing the spacers 6.
  • the latter is arranged so that the retraction of the protective shield 3 on the crushing range of spacers 6 does not cause injury to the driver.
  • the vehicle control panel not shown, is advantageously attached to the protective shield 3 so that it remains intact during the impact thus avoiding any deformation or projection of elements.
  • the driver's seat may also be secured to the protective shield 3 so as to move simultaneously with the protective shield.
  • Such a vehicle therefore has the advantage of ensuring high safety for the driver by allowing the absorption of a shock taking place directly at the height of the cabin by the controlled recoil of the protective shield, the latter retaining its integrity constantly ensuring its function as a protective shield.
  • Such a vehicle also has the advantage of having a rigid, non-deformable chassis. which extends to near the front of the vehicle. It is thus possible to fix an obstacle guard, not shown in the figures, near the front of the vehicle by fixing it directly under the rigid chassis, thus preventing it from disrupts the behavior of the vehicle.

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Abstract

Véhicule ferroviaire comportant une extrémité munie d'une cabine de conduite, ledit véhicule comportant un châssis (1) rigide s'étendant sous ladite cabine de conduite, caractérisé en ce qu'il comporte un bouclier de protection (3) disposé devant ladite cabine de conduite et muni d'une structure rigide, ledit bouclier de protection (3) reposant sur ledit châssis (1) et étant relié audit châssis (1) par l'intermédiaire d'au moins un élément absorbeur d'énergie (6) interposé localement entre le bouclier (3) et le châssis (1). <IMAGE>

Description

L'invention se rapporte au domaine de la construction de véhicules, en particulier de véhicules ferroviaires à cabine de conduite, et a pour objet un tel véhicule comportant une structure absorbeuse d'énergie assurant la protection du conducteur du véhicule en cas de collision.
Les véhicules ferroviaires existant actuellement sont équipés à leurs extrémités de moyens destinés à supporter les sollicitations que subit le véhicule en conditions normales de circulation et lors de chocs à faible vitesse, dits chocs "d'accostage".
Il est également connu, du document FR-A-2 698 840, d'équiper les véhicules ferroviaires à cabine de conduite d'une structure métallique absorbeuse d'énergie ayant pour fonction de protéger les passagers et le conducteur du véhicule en cas de chocs importants, par exemple lors d'une collision avec un autre train. Le véhicule comporte alors des zones de déformation plastique dynamique, formées d'éléments absorbeurs d'énergie fixes ou interchangeables, prévues aux extrémités du véhicule.
Cependant, une telle structure est prévue pour absorber l'énergie d'un choc important au niveau des longerons du châssis du véhicule, mais n'est pas adaptée pour un choc avec un obstacle venant percuter la cabine de conduite du véhicule ferroviaire au dessus du niveau du châssis. Un tel cas peut se présenter lors d'un choc direct avec un obstacle venant heurter le véhicule ferroviaire à hauteur de la cabine de conduite mais également lors d'un choc avec un obstacle pour lequel les éléments absorbeurs d'énergie du châssis sont surdimensionnés pour assurer une bonne absorption du choc. En effet, dans un tel cas, la rigidité importante du châssis et la forme plongeante de l'extrémité du train conduisent le plus souvent au soulèvement de l'obstacle percuté qui vient alors frapper la cabine de conduite en provoquant des déformations non contrôlées de cette dernière, mettant en danger la vie du conducteur.
La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un véhicule ferroviaire dont la cabine de conduite comporte un bouclier de protection qui soit adapté pour absorber l'énergie d'un choc avec un obstacle venant percuter la cabine de conduite au dessus du niveau des longerons du châssis du véhicule et qui soit simple et économique à réaliser.
L'invention a pour objet un véhicule ferroviaire comportant une extrémité munie d'une cabine de conduite, le véhicule comportant un châssis rigide s'étendant sous la cabine de conduite, caractérisé en ce qu'il comporte un bouclier de protection disposé devant la cabine de conduite et muni d'une structure rigide, le bouclier de protection reposant sur le châssis et étant relié au châssis par l'intermédiaire d'au moins un élément absorbeur d'énergie interposé localement entre le bouclier et le châssis.
Selon des modes particuliers de réalisation, le véhicule ferroviaire selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
  • le ou les éléments absorbeurs d'énergie relient longitudinalement le bouclier de protection au châssis de manière à permettre un déplacement du bouclier de protection par rapport au châssis suivant la direction longitudinale du véhicule, par déformation du ou des éléments absorbeurs d'énergie lors d'un choc frontal ;
  • le châssis et le bouclier de protection possèdent, au niveau de leur interface, des formes complémentaires constituant un dispositif de guidage de type glissière suivant la direction longitudinale du véhicule ;
  • le bouclier de protection est constitué d'une structure rigide s'étendant verticalement sur la hauteur de la cabine de conduite et comportant une ouverture en regard du pare-brise du véhicule ;
  • le bouclier de protection s'étend également latéralement sur les cotés de la cabine de conduite pour former une structure enveloppante ;
  • le bouclier de protection et le châssis sont localement reliés directement l'un à l'autre par des éléments de fixations fusibles ;
  • la partie supérieure du bouclier de protection est reliée, par l'intermédiaire d'éléments absorbeurs d'énergie, à des éléments de structure solidaires du châssis ;
  • la face avant du bouclier de protection supporte des éléments absorbeurs d'énergie s'étendant en direction de l'extrémité avant du véhicule ;
  • l'extrémité avant du châssis supporte des éléments absorbeurs d'énergie ;
  • le ou les éléments absorbeurs d'énergie sont constitués par des structures à déformation programmée ;
  • l'extrémité avant du châssis supporte un chasse-obstacle.
On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode particulier de réalisation de l'invention, présenté à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
  • La figure 1 est une vue en perspective d'une extrémité de véhicule ferroviaire, partiellement éclatée, équipé d'une structure conforme à l'invention ;
  • La figure 2 est une vue éclatée en perspective à plus grande échelle d'une partie de la structure formant l'extrémité avant du véhicule de la figure 1;
  • La figure 3 est une vue en perspective de la structure formant l'extrémité avant du véhicule de la figure 1 avant un choc ;
  • La figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 3 après un choc à hauteur de la cabine de conduite du véhicule ferroviaire.
Pour faciliter la lecture du dessin, seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentés. Les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre.
La figure 1 représente l'extrémité avant d'un véhicule ferroviaire comportant un châssis 1 rigide indéformable assurant la rigidité du véhicule et une peau 5 réalisant l'enveloppe esthétique du véhicule et supportant un pare-brise 9.
Le véhicule est équipé d'une cabine de conduite munie d'une structure pour la protection du conducteur, représentée en éclatée sur la figure 2, s'interposant entre la partie de la peau 5 définissant la face avant du véhicule et l'intérieur de la cabine de conduite. Cette structure comporte un bouclier de protection 3 rigide, indéformable, présentant une paroi frontale 3a s'étendant verticalement sur sensiblement toute la hauteur de la cabine de conduite et présentant deux parois latérales 3b s'étendant latéralement de chaque côté de la cabine de conduite. La paroi frontale 3a est munie d'une large ouverture 10 en regard du pare-brise 9 du véhicule offrant un bon champ de vision au conducteur.
Conformément aux figures 2 et 3, le bouclier de protection 3 comporte une semelle 3c reposant sur une surface supérieure la plane du châssis 1 et comporte deux bras de guidage 11 prolongeant respectivement les deux parois latérales 3b du bouclier de protection 3 vers le bas. Chaque bras de guidage 11 s'étend verticalement à proximité d'un longeron 1b du châssis 1 et présente une extrémité inférieure munie d'un rebord 15 s'étendant sous le longeron 1b pour former une butée anti-soulèvement empêchant le soulèvement du bouclier de protection 3 par rapport au châssis 1.
Le bouclier de protection 3 est relié longitudinalement au châssis 1 au niveau de chaque bras de guidage 11 par une entretoise déformable 6 interposée entre une face arrière 11a du bras de guidage 11 et une face d'appui 1c appartenant à un épaulement du châssis 1 disposé en regard de la face arrière 11a du bras de guidage 11. Dans l'exemple de réalisation représenté, l'entretoise déformable 6 se présente avantageusement sous la forme d'assemblages de tôles à déformation plastique programmée, dont chaque extrémité longitudinale est munie d'une collerette permettant sa fixation par boulonnage.
Le bouclier de protection 3 comporte également, dans sa partie haute, deux poutres de liaison 12 s'étendant en direction de l'arrière du véhicule et reliées à un anneau de structure, non représenté sur les figures, supporté par le châssis 1 du véhicule. Les deux poutres de liaison 12 sont constituées d'assemblages de tôles à déformation plastique programmée formant des éléments absorbeurs d'énergie à propriétés de résistance mécanique sensiblement équivalentes à celles des entretoises 6 déformables.
Avantageusement, la tenue du bouclier de protection 3 sur le châssis 1 est assurée localement par des boulons fusibles non représentés sur les figures.
Conformément à la figure 3, la face avant de la paroi frontale 3a du bouclier de protection 3 supporte un ensemble de caissons 7 absorbeurs d'énergie faisant sailli vers la face avant du véhicule. De manière préférentielle, les propriétés de résistance mécanique des caissons 7 absorbeurs d'énergie sont inférieures à celle des entretoises 6 et des poutres de liaison 12 entraínant, en cas de choc, une déformation progressive de l'ensemble des caissons 7 absorbeurs d'énergie avant d'entraíner la déformation des entretoises 6 et des poutres de liaison 12.
L'extrémité avant du châssis 1 du véhicule est munie de manière classique de deux butées antichevauchements 8 absorbeurs d'énergie disposés dans le prolongement des longerons 1b, de part et d'autre d'un attelage automatique 13 constitué d'une tête d'attelage relié à une traverse de tête du châssis 1 par l'intermédiaire d'un élément absorbeur d'énergie. Les butées antichevauchements 8 absorbeurs d'énergie possèdent des propriétés de résistance mécanique très élevées, qui sont adaptées pour amortir les quantités d'énergie mises en jeu lors d'un choc avec un autre véhicule ferroviaire.
La figure 4 illustre la déformation de la structure du véhicule précédemment décrit après un choc avec un obstacle ayant percuté la face avant du véhicule au dessus du niveau des longerons 1b du châssis 1, sensiblement à hauteur des caissons 7 absorbeurs d'énergie supportés par la face avant du bouclier de protection 3.
Conformément à cette figure, lors d'un tel impact, les caissons 7 absorbeurs d'énergie de la face avant du bouclier de protection 3 sont écrasés, absorbant ainsi une partie de l'énergie du choc et l'énergie résiduelle du choc est absorbée par la déformation progressive des entretoises 6 et des poutres de liaison 12, entraínant un déplacement vers l'arrière du bouclier de protection 3 relativement au châssis 1, le bouclier de protection 3 étant guidé sur le châssis 1 tout au long de son déplacement par les deux bras de guidage 11.
Un tel déplacement progressif du bouclier de protection 3 permet d'absorber l'énergie du choc tout en conservant l'intégrité du bouclier de protection 3, ce qui assure un espace de survie pour le conducteur qui est en permanence à l'abri derrière le bouclier de protection 3. Comme on peut le voir sur cette figure, le recul du bouclier de protection 3 s'effectue sur une course qui ne peut être supérieure à une course maximale donnée, la face d'appui 1 c du châssis 1 coopérant avec les bras de guidage 11 pour bloquer le déplacement du bouclier 3 au-delà de la plage normale d'absorption par écrasement des entretoises 6.
Pour assurer une grande sécurité à l'intérieur de la cabine de conduite 1, cette dernière est aménagée de manière à ce que le recul du bouclier de protection 3 sur la plage d'écrasement des entretoises 6 n'entraíne pas de blessure du conducteur. Ainsi, le pupitre de commande du véhicule, non représenté, est avantageusement fixé au bouclier de protection 3 afin qu'il reste intègre lors du choc évitant ainsi toute déformation ou projection d'éléments. Le siège du conducteur pourra également être solidaire du bouclier de protection 3 de manière à se déplacer simultanément avec le bouclier de protection.
Un tel véhicule présente donc l'avantage d'assurer une grande sécurité au conducteur en permettant l'absorption d'un choc ayant lieu directement à hauteur de la cabine par le recul contrôlé du bouclier de protection, ce dernier en conservant son intégrité assurant constamment sa fonction de bouclier protecteur.
Un tel véhicule présente également l'avantage d'avoir un châssis rigide indéformable qui s'étend jusqu'à proximité de la face avant du véhicule. Il est ainsi possible de fixer un chasse-obstacle, non représenté sur les figures, à proximité de l'avant du véhicule en le fixant directement sous le châssis rigide, évitant ainsi que cela ne perturbe le comportement du véhicule.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (11)

  1. Véhicule ferroviaire comportant une extrémité munie d'une cabine de conduite, ledit véhicule comportant un châssis (1) rigide s'étendant sous ladite cabine de conduite, caractérisé en ce qu'il comporte un bouclier de protection (3) disposé devant ladite cabine de conduite et muni d'une structure rigide, ledit bouclier de protection (3) reposant sur ledit châssis (1) et étant relié audit châssis (1) par l'intermédiaire d'au moins un élément absorbeur d'énergie (6) interposé localement entre le bouclier (3) et le châssis (1).
  2. Véhicule ferroviaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou lesdits éléments absorbeurs d'énergie (6) relient longitudinalement le bouclier de protection (3) au châssis (1) de manière à permettre un déplacement du bouclier de protection (3) par rapport audit châssis (1) suivant la direction longitudinale du véhicule par déformation du ou desdits éléments absorbeurs d'énergie (6) lors d'un choc frontal.
  3. Véhicule ferroviaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit châssis (1) et ledit bouclier de protection (3) possèdent, au niveau de leur interface, des formes complémentaires constituant un dispositif de guidage de type glissière suivant la direction longitudinale du véhicule.
  4. Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le bouclier de protection (3) est constitué d'une structure rigide s'étendant verticalement sur la hauteur de la cabine de conduite et comportant une ouverture (10) en regard du pare-brise (9) du véhicule.
  5. Véhicule ferroviaire selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bouclier de protection (3) s'étend également latéralement sur les cotés de la cabine de conduite pour former une structure enveloppante.
  6. Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bouclier de protection (3) et le châssis (1) sont localement reliés directement l'un à l'autre par des éléments de fixations fusibles.
  7. Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie supérieure du bouclier de protection (3) est reliée, par l'intermédiaire d'éléments absorbeurs d'énergie (12), à des éléments de structure solidaires dudit châssis (1).
  8. Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face avant du bouclier de protection (3) supporte des éléments absorbeurs d'énergie (7) s'étendant en direction de l'extrémité avant du véhicule.
  9. Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'extrémité avant du châssis (1) supporte des éléments absorbeurs d'énergie (8).
  10. Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que lesdits éléments absorbeurs d'énergie (6,7,8,12) sont constitués par des structures à déformation programmée.
  11. Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'extrémité avant du châssis (1) supporte un chasse-obstacle.
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