FR2965058A1 - Compteur d'energie active et reactive bidirectionnelle pour vehicule ferroviaire - Google Patents

Abstract

Dispositif (100) pour déterminer l'énergie électrique fournie à un engin de traction ferroviaire par une ligne de haute tension via une caténaire, et pour déterminer l'énergie électrique restituée par un engin de traction ferroviaire à une ligne de haute tension via une caténaire, ledit dispositif (100) comprenant : - des moyens (2,4,5) de mesure de l'intensité du courant d'alimentation et des moyens 1,3 de mesure de la tension de cette alimentation ; - des moyens (6) de calcul, à partir des données fournies par lesdits moyens de mesure (1,2,3,4,5), de l'énergie électrique fournie ou restituée ; - des moyens (9,10) d'alimentation électrique desdits moyens de mesure (1,2,3,4,5) ; - des moyens (11) de transmission des données déterminées par ledit dispositif (100) vers un poste de contrôlé situé à l'intérieur et/ou à l'extérieur dudit engin de traction ferroviaire, - des moyens de fixation (106) pour fixer ledit dispositif (100) sur la toiture (107) d'un engin ferroviaire, dans lequel lesdits moyens (2,4,5) de mesure de l'intensité du courant d'alimentation et lesdits moyens (1,3) de mesure de la tension de l'alimentation de haute tension sont logés dans un premier compartiment dit compartiment haute tension (109) d'un isolateur de la ligne de toit de haute tension de l'engin de traction ferroviaire, caractérisé en ce que • lesdits moyens (9,10) d'alimentation électrique des moyens de mesure (1,2,3,4,5) et des moyens (6) de calcul, ainsi que lesdits moyens (11) de transmission des données sont logés dans un second compartiment (110) dit compartiment basse tension dudit isolateur, • lesdits moyens de calcul (6) sont logées dans ledit compartiment haute tension (109) ; • lesdits premier (109) et second compartiments (110) sont reliés par une liaison de communication (7).

Description

Compteur d'énergie active et réactive bidirectionnelle pour véhicule ferroviaire

Domaine technique de l'invention L'invention concerne le domaine des systèmes de mesure du courant et de la détermination de l'énergie consommée ou rejetée sur un réseau d'alimentation d'un véhicule électrique alimenté par caténaire, tel que d'une locomotive. Plus précisément, elle concerne la captation et le comptage d'énergie haute tension intégré dans un isolateur placé sur la toiture du train.

Etat de la technique

Dans le cadre de la libéralisation du marché ferroviaire, les directives européennes demandent que pour chaque point d'alimentation d'un train, la mesure d'énergie soit enregistrée, stockée et communiquée à une plateforme au sol pour permettre la facturation de l'énergie consommée à chaque entreprise ferroviaire. Ce besoin est exprimé dans le projet de norme (en cours d'élaboration) prEN 50463 pour le comptage d'énergie.

On connaît des dispositifs de mesure de la tension sur une caténaire. Le document JP 59-162702 (HITACHI CABLE) décrit un dispositif de mesure de la tension sur un câble d'alimentation d'un trolleybus, ledit dispositif de mesure utilisant un capteur optique.

Le document EP 0 743 528 (Microelletrica Scientifica) décrit un dispositif pour mesurer la tension de réseau dans un véhicule ferroviaire comprenant un capteur pour détecter la tension, pouvant être relié avec le pantographe du véhicule, et un circuit d'évaluation relié d'un côté avec le capteur et de l'autre côté avec un dispositif de contrôle du moteur électrique du véhicule ferroviaire. Ce dispositif présente un dispositif de mesure recevant un diviseur de tension sous la forme de résistance et d'un transformateur de découplage, et le dispositif présente une interface reliée au dispositif de mesure par une ligne d'arrivée reliée au transformateur de découplage par un câble à fibres optiques. Le capteur est disposé sur le toit d'un train et qui est relié à une interface située à l'intérieur du train par un câble à fibres optiques.35 On connaît également des dispositifs de mesure du courant sur une caténaire. Le document EP 1 882 954 (Alstom) décrit un dispositif de mesure de l'énergie électrique fournie à un train comprenant des moyens de mesure de l'intensité du courant d'alimentation et des moyens de mesure de la tension d'alimentation. L'alimentation en basse tension est fournie par une énergie optique convertie en énergie électrique. Le capteur de courant est un shunt de mesure du courant. L'environnement haute tension est confiné dans un espace supérieur ménagé à l'intérieur d'un isolateur et l'environnement basse tension est confiné dans un évidement inférieur du même isolateur. L'isolateur est installé sur la toiture d'un engin de traction ferroviaire. Ce document décrit un dispositif de mesure et de comptage de l'énergie électrique fournie à un train et qui permet également de reconnaître le réseau utilisé.

Le document FR 2 912 699 (Alstom) décrit un dispositif de mesure de l'énergie électrique fournie à un train comprenant des moyens de mesure du courant et de la tension logés au sein d'un même isolateur disposé sur le toit d'un engin ferroviaire. Le capteur de courant peut être un transformateur d'intensité ou un capteur à effet Hall. Ce dispositif permet, comme celui du document précédent, la mesure de l'énergie fournie au train, la détection du type de tension, la détection des défauts de courant, de tension et d'harmonique du courant.

Le document FR 2 924 499 (Faiveley) décrit une installation de mesure pour le comptage d'énergie d'alimentation, en courant et en tension, d'un matériel roulant permettant la protection de l'utilisateur et l'agencement dans un encombrement réduit. L'installation de mesure utilise des capteurs à cristal électro-optique ou un capteur magnétique du type transformateur de courant. Les liaisons jusqu'au système de démodulation ou d'intégration sont réalisées par des liaisons souples. L'installation comprend par ailleurs des moyens de calcul de puissance.

Le document DE 10 2004 042 101 (Deutsche Bahn) décrit un dispositif comportant un système de mesure dans un environnement de haute tension et des transformateurs avec enroulements primaire et secondaire placés dans un boîtier commun pour transférer l'énergie électrique et / ou des données. L'enroulement primaire d'un premier transformateur est à un potentiel de masse et est connecté à une unité de commande et/ou à une unité d'alimentation et/ou à une unité d'évaluation. L'enroulement secondaire d'un autre transformateur est à un potentiel de haute tension et est connecté au système. Ce dispositif permet une mesure à distance des paramètres de fonctionnement dans un environnement haute tension.

D'une manière plus générale, le document US 6 670 799 (NTX Phase Corp.) décrit un appareil de mesure du courant dans un environnement de haute tension qui génère un signal basse tension pour l'appliquer à un capteur optique disposé dans l'environnement et qui produit un signal optique modulé représentatif de la valeur du courant mesuré. Ledit signal optique est conduit dans un environnement basse tension isolé par rapport à l'environnement qui délivre un deuxième signal électrique. Le dispositif de mesure de courant comprend une bobine de Rogowski.

La présente invention présente un nouveau dispositif qui intègre la fonction de comptage de l'énergie active et réactive ainsi que tous les modules de communication en un seul boitier monobloc, compact et inviolable, protégé contre les perturbations électromagnétiques.

Objet de l'invention

Un premier objet de l'invention est un dispositif pour déterminer l'énergie électrique fournie à un engin de traction ferroviaire par une ligne de haute tension via une caténaire, et pour déterminer l'énergie électrique restituée par un engin de traction ferroviaire à une ligne de haute tension via une caténaire, ledit dispositif comprenant : (a) des moyens de mesure de l'intensité du courant d'alimentation et des moyens de mesure de la tension de cette alimentation ; (b) des moyens de calcul, à partir des données fournies par lesdits moyens de mesure de l'énergie électrique fournie ou restituée, et de la consommation électrique ; (c) des moyens d'alimentation électrique desdits moyens de mesure ; (d) des moyens de transmission des données déterminées par ledit dispositif vers un poste de contrôlé situé à l'intérieur et/ou à l'extérieur dudit engin de traction 30 ferroviaire, (e) des moyens de fixation pour fixer ledit dispositif à la toiture d'un engin ferroviaire, dans lequel lesdits moyens de mesure de l'intensité du courant d'alimentation et lesdits moyens de mesure de la tension de l'alimentation de haute tension sont logés dans un premier compartiment dit compartiment haute tension d'un isolateur de la ligne de toit 35 de haute tension de l'engin de traction ferroviaire, caractérisé en ce que - lesdits moyens d'alimentation électrique des moyens de mesure et des moyens de calcul, ainsi que lesdits moyens de transmission des données sont logés dans un second compartiment dit compartiment basse tension dudit isolateur, - lesdits moyens de calcul sont logés dans ledit compartiment haute tension ; - lesdits premier et second compartiments sont reliés entre eux par des liaisons de communication de données et d'alimentation.

Le dispositif peut comprendre en plus une source de référence de tension capable de générer de manière périodique ou continue un signal de tension de référence, ainsi que des moyens pour diriger, lors de l'exécution d'une fonction d'auto-calibration d'au moins un desdits moyens de mesure de la tension d'alimentation, ce signal de tension de référence sur au moins une entrée desdits moyens de mesure de la tension d'alimentation ou du courant.

Le dispositif peut comprendre en outre un ou plusieurs systèmes de localisation et/ou de communication choisi parmi : un système d'acquisition de données de localisation GPS (Global Positioning System), comprenant un ou plusieurs détecteurs GPS, une antenne adaptée à ces détecteurs, et un circuit électronique pour gérer et/ou exploiter ces données; un système de transmission de données par GSM (Global System for Mobile Communications) ou GPRS (General Packet Radio Service), comprenant un modem GSM/GPRS et une antenne adaptée, ou tout autre système de communication sans fil ; un système de communication de données entre ledit dispositif adapté à une alimentation en courant direct et un second dispositif adapté à une alimentation en courant alternatif montés sur le même engin ferroviaire. Avantageusement, lesdits systèmes de localisation et/ou de communication sont logés 30 dans le compartiment basse tension.

Dans un mode de réalisation, lesdits moyens de fixation pour fixer ledit dispositif sur la toiture d'un engin ferroviaire sont situés au-dessous du corps d'isolateur, et forment de préférence une bride. Dans ce cas, le dispositif est posé sur la toiture, et le corps d'isolateur se situe au-dessus de la toiture. Ce dispositif comporte aussi des moyens pour assurer l'étanchéité avec la toiture.

Dans un autre mode de réalisation, lesdits moyens de fixation traversent le corps d'isolateur latéralement ; dans ce cas, le dispositif, et en particulier le corps d'isolateur traversent la toiture. Dans ce mode de réalisation, il est possible de disposer le compartiment basse tension à l'extérieur dudit corps d'isolateur, dans sa partie inférieure et au-dessous desdits moyens de fixation de manière à ce que ledit compartiment basse tension soit situé au-dessous de la toiture et soit protégée par cette dernière.

Le dispositif selon l'invention peut être spécialement adapté pour une alimentation par caténaire en courant continu ou en courant alternatif.

Dans autre mode de réalisation particulier, le dispositif selon l'invention comporte des moyens pour stocker au moins une partie des données mesurées et/ou déterminées par le dispositif.

Un autre objet de l'invention est un engin de traction ferroviaire alimenté par caténaire, caractérisé en qu'il comporte au moins un dispositif selon l'invention. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, ledit engin de traction ferroviaire comporte un dispositif spécialement adapté pour une alimentation en courant continu et un dispositif spécialement adapté pour une alimentation en courant alternatif. Avantageusement, ces deux dispositifs sont reliés entre eux par un système de communication de données permettant d'enregistrer dans chacun des deux dispositifs les informations, et notamment l'énergie électrique consommée par ledit engin, provenant de chacun des deux dispositifs.

Le dispositif selon l'invention a pour fonction principale de calculer l'énergie 30 consommée ou générée par le train, et de communiquer les valeurs de tension et courant mesurées à un poste interne ou externe au train. Il permet d'assurer les fonctions de base suivantes : a) mesure de la tension caténaire avec une période d'échantillonnage paramétrable ; b) mesure du courant instantané consommé par l'engin ou restitué par l'engin (avantageusement, le point de mesure est situé au plus proche de la caténaire) avec une période d'échantillonnage paramétrable ; c) détermination de la puissance instantanée ; d) détermination de l'énergie et de la consommation ; e) communication au(x) système(s) du train au moins des valeurs suivantes : tension, courant, puissance instantanée, puissance consommée, ces valeurs étant sont utilisables pour la conduite du train (par exemple elles peuvent être portées à la connaissance du conducteur qui peut adapter le régime du train pour diminuer la consommation) ou le comptage d'énergie. Les étapes (b) et c) peuvent être exécutées simultanément ou successivement.

Dans ce qui suit, le terme générique de « puissance » intègre : la puissance active consommée, la puissance réactive positive, la puissance active injectée sur le réseau, la puissance réactive négative sur le réseau, la puissance apparente consommée, la puissance apparente injectée, le facteur de puissance.

Le dispositif selon l'invention peut s'adapter à l'ensemble des tensions caténaires ferroviaires, qui sont classées en deux catégories : Catégorie des tensions alternatives (AC), tel que : 25kVac 50Hz, 1500Vac 50Hz, 1000Vac 16Hz 2/3 ; - Catégorie des tensions continues (DC), tel que : 3000Vdc, 1500Vdc, 750Vdc.

Le dispositif selon l'invention est placé en toiture à l'extérieur du train, ce qui permet de séparer la haute tension (abrégé HT) de la basse tension (abrégé BT) et de sécuriser cette séparation. En effet la possibilité de mise au potentiel HT de la BT est un évènement redouté. Le dispositif est relié directement aux tensions caténaires. Ces tensions étant considérées comme étant de la haute tension, il est nécessaire d'isoler de la toiture les éléments reliés à la HT. Le dispositif selon l'invention intègre l'ensemble des fonctions dans un isolateur. Ce dernier comprend les points de connexion suivants : une entrée de l'alimentation HT, une sortie de l'alimentation HT, au moins un connecteur d'alimentation et de signaux ; ce dernier étant un connecteur basse tension et/ou optique. Le au moins un connecteur d'alimentation et de signaux est placé dans la partie BT à l'intérieur du train ; cela permet de garantir que la caténaire ne blessera jamais les liaisons BT, les deux étant séparés par la toiture, et cela rend superflu de protéger les liaisons BT. Ainsi, il est possible, dans un mode de réalisation particulier, d'installer le compartiment de basse tension à l'extérieur de l'isolateur, sous la toiture. Ce mode de réalisation est particulièrement intéressant dans le cas où le corps d'isolateur traverse la toiture. En effet, cela diminue l'encombrement à l'intérieur du corps d'isolateur, ce qui diminue le risque d'interférence électromagnétique des composants.

Description détaillée La figure 1 montre de manière schématique un dispositif 100 selon l'invention. Il comprend un corps d'isolateur 102, une entrée HT 103, une sortie HT 104, au moins un connecteur BT et/ou optique 105 et un support de fixation 106 sur la toiture 107. Le connecteur BT et/ou optique 105 conduit à l'intérieur 108 de l'engin. Le support (embase) de fixation 106 permet également de mettre à la masse électrique le dispositif 100 et d'assurer l'étanchéité avec la toiture.

Tous les systèmes électroniques du dispositif 100 sont intégrés dans un corps d'isolateur 102 qui comporte deux compartiments distincts (HT 109 et BT 110, voir la figure 5), avantageusement isolés électriquement par de la résine. Le dispositif 100 est alimenté à partir de la basse tension du train ; les basses tensions les plus répandues sont : 24Vdc, 72Vdc, 110Vdc. Le dispositif 100 peut communiquer avec le(s) système(s) du train à l'aide de signaux électriques de type analogique ou numérique, ou à l'aide de signaux optiques. 25 Du fait de l'existence de deux types de tension (alternative et continue), le dispositif 100 selon l'invention peut être réalisé selon deux modes de réalisation différents, adaptés à chaque type de tension, mais qui intègrent les mêmes fonctionnalités.

30 La figure 2 montre schématiquement l'implantation du dispositif 100 selon l'invention à l'aide de son support de fixation 106 sur la toiture 107 d'un engin ferroviaire. Le corps de l'isolateur 102 peut traverser ou non la toiture 107, c'est-à-dire son bord inférieur peut être situé au-dessus (figure 5) ou au-dessous (figure 6) de la bride de fixation 106.

Les figures 5 et 6 montrent schématiquement une section verticale d'un dispositif 100 selon l'invention ; la description qui suit se réfère aussi à ces deux figures.

Nous décrivons ici un mode de réalisation pour une alimentation en courant continu. Le circuit électrique et les fonctions d'un tel système sont montrés de manière schématique sur la figure 3.

Le capteur de tension DC 1 est de type « mesure galvanométrique ». La mesure de la tension est effectuée par la dérivation d'un courant à travers une grande résistance de 10 mesure R. Le capteur de courant DC 2 peut être un capteur de type Fluxgate, qui permet de mesurer le courant consommé par l'engin à travers un transducteur de type électromagnétique. Cela évite d'insérer un élément susceptible de défiabiliser la ligne HT de l'engin. Cela évite également tout contact électrique avec la ligne HT. 15 L'utilisation d'un capteur de type Fluxgate permet de respecter les niveaux de précision exigés par le projet de norme prEN 50463, alors que la technologie à effet Hall ne permet pas d'atteindre ce niveau de performance. Le capteur de courant DC 2 peut aussi être un capteur de type Néel, qui permet de mesure le courant consommé par l'engin à travers un transducteur de type 20 électromagnétique. Ce type de capteur offre les mêmes avantages que le capteur de type Fluxgate. Le dispositif met en forme la tension (repère 3), c'est-à-dire il adapte électriquement la mesure de tension issue du pont diviseur. L'utilisation d'un capteur de courant DC nécessite une électronique de gestion capteur 25 de courant (repère 4) pour réaliser la boucle de régulation du transducteur, et pour permettre de communiquer numériquement la valeur du courant au bloc de gestion des mesures. La mise en forme du courant (repère 5) adapte électriquement la mesure de courant à l'entrée de la fonction de gestion et d'exploitation des données (repère 6); elle peut 30 comprendre par exemple des convertisseurs courant-tension, résistances, ou shunts.

La fonction de gestion et d'exploitation des données (repère 6) permet (i) de faire l'acquisition des valeurs image de la tension et du courant, (ii) de calculer les énergies instantanées, les consommations, de gérer les compteurs d'énergie, (iii) de dater les 35 consommations, et (iv) de communiquer avec son environnement.

L'acquisition des valeurs image de la tension et du courant permet d'échantillonner et de synchroniser l'acquisition des valeurs de tension et de courant pour garantir un calcul correct de l'énergie. Le transducteur de courant introduit un retard dans la mesure. Ce retard est déterminé lors de la phase de réglage du capteur, et utilisé pour le synchronisme des mesures, et le calcul de la puissance.

Le fait que le dispositif 100 selon l'invention intègre la fonction de calcul de l'énergie instantanée permet de garantir la précision de la chaine de mesure de la puissance, et ceci indépendamment du câblage de l'engin. Cet avantage est important dans le cadre du projet de norme prEN 50463 qui impose une précision globale du système. Par ailleurs, l'intégration de la fonction de calcul de l'énergie dans le dispositif permet de réduire les problèmes de compatibilité électromagnétique (CEM) du système par réduction du câblage de l'engin.

La datation des consommations se fait à l'aide d'une horloge temps réelle (non représentée sur les figures). La communication entre le dispositif 100 et son environnement peut se faire à l'aide de différentes interfaces : Une interface homme - machine 11 permet de communiquer avec un outil local de type PC (RS232, USB, Ethernet, ). Une interface numérique / analogique 12 permet convertir les signaux numériques en signaux analogiques. Les informations communiquées sont au moins les suivantes : valeur de la tension, valeur du courant.

Le réseau 13 permet de raccorder le dispositif sur un réseau numérique. Ainsi on peut remonter les différentes informations à un système central et d'effectuer les opérations de configuration et de maintenance.

Les réseaux peuvent être de type fibre optique et/ou électrique.

Une liaison de communication 7 entre le compartiment HT 109 et le compartiment BT 110 permet de réaliser le transfert d'information entre la partie HT et BT tout en garantissant l'isolement nécessaire. Cette liaison de communication de données peut utiliser les supports suivants : le conduit optique, la fibre optique, le courant porteur, un système électromagnétique. On préfère la fibre optique et le courant porteur. Une liaison radio est peu adaptée car elle devra opérer dans un environnement électromagnétique très perturbé, comprenant des arcs électriques au niveau de la caténaire.

Une alimentation électronique HT 9 permet de fournir l'alimentation aux fonctions situées en zone HT. Elle peut être de type à découpage, et peut être architecturé autour d'un transformateur assurant et garantissant l'isolement électrique.

Une alimentation électrique 10 permet de fournir l'alimentation aux fonctions situées en 10 zone BT.

Le dispositif selon l'invention est alimenté à partir des tensions DC du train, par exemple en 24vdc, 72Vdc ou 110Vdc. Le raccordement de l'alimentation HT de l'engin se fait à l'aide d'une entrée 15 et d'une 15 sortie 16.

Nous décrivons ici un mode de réalisation pour une alimentation en courant alternatif. Le circuit électrique et les fonctions d'un tel système sont montrés de manière schématique sur la figure 4. 20 Le capteur de tension AC 31 peut être constitué d'un pont résistif / capacitif qui permet d'avoir une image de la tension caténaire. Le capteur de courant AC 32 peut être de type transformateur de courant. La mise en forme du courant 5 adapte électriquement la mesure de courant. 25 La fonction de gestion de l'énergie (repère 6) permet (i) de faire l'acquisition des valeurs image de la tension et du courant, (ii) de calculer les énergies instantanées, les consommations, de gérer les compteurs d'énergie, (iii) de dater et (iv) de communiquer avec son environnement.

30 La fonction acquisition des valeurs image de la tension et du courant permet d'échantillonner et de synchroniser l'acquisition des valeurs de tension et de courant pour garantir un calcul correct de la puissance. Le transducteur de courant introduit un retard dans la mesure. Ce retard est déterminé lors de la phase de réglage du capteur, et utilisé pour le synchronisme des mesures, et le calcul de la puissance. 35 Le dispositif 100 selon l'invention intègre la fonction de calcul de la puissance. Cela permet de garantir la précision de la chaine de mesure de la puissance, et ceci indépendamment du câblage de l'engin ; c'est important dans le cadre du projet de norme prEN 50463 qui impose une précision globale du système. L'intégration de la fonction de calcul de la puissance permet également de réduire les problèmes CEM du système par réduction du câblage de l'engin. La fonction de datation intègre une horloge temps réelle (non montrée sur les figures) qui permet de dater les consommations. La fonction de communication avec son environnement offre à l'utilisateur différentes interfaces de communication avec l'extérieur : une interface Homme Machine 11 permet de communiquer avec un outil local de type PC (RS232, USB, Ethernet, ). Une interface Numérique / Analogique 12 permet convertir les signaux numériques en signaux analogiques. Les informations comprennent au moins les suivantes : la valeur de la tension, la valeur du courant.

Le dispositif 100 est raccordé sur un réseau numérique 13, ce qui permet de remonter les différentes informations à un système central et d'effectuer les opérations de configuration et de maintenance. Le réseau peut être de type fibre optique et/ou électrique.

Une liaison de communication entre la partie HT et BT 7 permet de réaliser le transfert d'information entre la partie HT et BT tout en garantissant l'isolement nécessaire. Cette liaison de communication peut utiliser les supports suivants : fibre optique, courant porteur, liaison électromagnétique (radio). Comme dans le cas du dispositif pour alimentation en courant direct, on préfère la liaison par fibre optique et par courant porteur à la liaison électromagnétique.

L'alimentation électronique HT 9 permet de fournir l'alimentation aux fonctions situées en zone HT. Elle est avantageusement de type à découpage et architecturé autour d'un transformateur assurant et garantissant l'isolement électrique.

L'alimentation électronique BT 10 permet de fournir l'alimentation aux fonctions situées en zone BT.

Le dispositif selon l'invention est alimenté (repère 14) à partir des tensions train, par exemple : 24vdc, 72Vdc, 110Vdc. Il est raccordé par des entrées 15 et sorties 16.35 Dans l'un ou l'autre des deux modes de réalisation, le dispositif 100 peut comporter dans le compartiment BT 110 un ou plusieurs autres systèmes choisis parmi : (i) un système d'acquisition de données de localisation GPS (Global Positioning System), comprenant un ou plusieurs détecteurs GPS, une antenne adaptée à ces détecteurs, et un circuit électronique pour gérer et/ou exploiter ces données ; (ii) un système de transmission de données par GSM (Global System for Mobile Communications) ou GPRS (General Packet Radio Service), comprenant un modem GSM/GPRS et une antenne adaptée, ou tout autre système de communication sans fil (par exemple WiFi) ; ledit système de transmission de données permet de communiquer les tensions, puissances, consommations et toutes autres informations liées au système de mesure à un système récepteur au sol ; (iii) un système de communication entre un dispositif 100 pour alimentation en courant direct et un dispositif 100 pour alimentation en courant alternatif montés sur le même engin ferroviaire. Une carte de signal 35 est reliée à un réseau analogique et/ou digital, qui envoie les données, en partie ou en totalité, vers un ordinateur situé à l'intérieur 108 de l'engin ferroviaire, et/ou vers une unité centrale qui envoie les données à un poste fixe au sol, et/ou vers un dispositif de visualisation destiné au conducteur de l'engin ferroviaire, et/ou vers un dispositif de stockage de données. Ces fonctions sont aussi accessibles à partir de ka connexion optique 33.

Le dispositif selon l'invention présente de nombreux avantages.

Le fait d'intégrer dans une même enveloppe les capteurs et la fonction de comptage permet d'avoir une certification sur l'ensemble de la chaine et donc de garantir une précision globale. II est difficile, dans les dispositifs connus, de garantir la précision globale du système lorsque celui-ci est réalisé par différents éléments distants, notamment compte tenu du fait que les perturbations électromagnétiques peuvent perturber les valeurs analogues échangées entre les capteurs et le compteur.

Le dispositif selon l'invention peut être échangé rapidement et facilement sans risque de dégradation de la précision du système, ce qui facilite les opérations de vérification et d'étalonnage.

Le dispositif selon l'invention qui exerce aussi une fonction de comptage ne peut pas faire l'objet de manipulations frauduleuses de la part de l'utilisateur car l'ensemble des paramètres de réglage et d'étalonnage sont rentrés par le constructeur en phase de production et inaccessible en phase d'exploitation. Le dispositif peut être plombé mécaniquement ou électroniquement pour empêcher (ou au moins visualiser) toute tentative de manipulation frauduleuse.

Liste des repères : 1 Capteur de tension DC 2 Capteur de courant DC 3 Mise en forme de la tension 4 Gestion capteur de courant 5 Mise en forme du courant 6 Fonction de gestion et d'exploitation des données 7 Liaison de communication entre la partie HT et BT 8 Source de tension de référence 9 Alimentation Electronique HT Alimentation Electronique BT 11 Interface Homme Machine 12 Interface Numérique / Analogique 13 Réseau 14 Alimentation du train 15, 103 Entrée HT 16, 104 Sortie HT 17 Alimentation de l'électronique des fonctions HT 18 Masse électrique de l'engin 31 Capteur de tension AC 32 Capteur de courant AC 33 Coupleur optique 34 Alimentation basse tension (reliée à la batterie de l'engin) 35 Carte de signal BT 100 Dispositif selon l'invention 102 Corps d'isolateur 105 Connecteur BT et/ou optique 106 Support de fixation 107 Toiture de l'engin ferroviaire 108 Intérieur de l'engin ferroviaire 109 Compartiment haute tension 110 Compartiment basse tension 10

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif (100) pour déterminer l'énergie électrique fournie à un engin de traction ferroviaire par une ligne de haute tension via une caténaire, et pour déterminer l'énergie électrique restituée par un engin de traction ferroviaire à une ligne de haute tension via une caténaire, ledit dispositif (100) comprenant : (a) des moyens (2,4,5) de mesure de l'intensité du courant d'alimentation et des moyens 1,3 de mesure de la tension de cette alimentation ; (b) des moyens (6) de calcul, à partir des données fournies par lesdits moyens de mesure (1,2,3,4,5), de l'énergie électrique fournie ou restituée, et de la consommation électrique ; (c) des moyens (9,10) d'alimentation électrique desdits moyens de mesure (1,2,3,4,5) ; (d) des moyens (11) de transmission des données déterminées par ledit dispositif (100) vers un poste de contrôlé situé à l'intérieur et/ou à l'extérieur dudit engin de traction ferroviaire, (e) des moyens de fixation (106) pour fixer ledit dispositif (100) à la toiture (107) d'un engin ferroviaire, dans lequel lesdits moyens (2,4,5) de mesure de l'intensité du courant d'alimentation et lesdits moyens (1,3) de mesure de la tension de l'alimentation de haute tension sont logés dans un premier compartiment dit compartiment haute tension (109) d'un isolateur de la ligne de toit de haute tension de l'engin, caractérisé en ce que - lesdits moyens (9,10) d'alimentation électrique des moyens de mesure (1,2,3,4,5) et des moyens (6) de calcul, ainsi que lesdits moyens (11) de transmission des données sont logés dans un second compartiment (110) dit compartiment basse tension dudit isolateur, - lesdits moyens de calcul (6) sont logées dans ledit compartiment haute tension (109) ; - lesdits premier (109) et second compartiments (110) sont reliés par une liaison de communication (7) et d'alimentation. 30
2. 2. Dispositif (100) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en plus une source de référence de tension (8) capable de générer de manière périodique ou continue un signal de tension de référence, ainsi que des moyens pour diriger, lors de l'exécution d'une fonction d'auto-calibration d'au moins un desdits moyens (1,3) de mesure de la tension d'alimentation, ce signal de tension de référence sur au moins une entrée desdits moyens (1,3) de mesure de la tension d'alimentation.
3. 3. Dispositif (100) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un ou plusieurs systèmes de localisation et/ou de communication choisi parmi : un système d'acquisition de données de localisation GPS (Global Positioning System), comprenant un ou plusieurs détecteurs GPS, une antenne adaptée à ces détecteurs, et un circuit électronique pour gérer et/ou exploiter ces données ; un système de transmission de données sans fil, tel qu'un système de GSM (Global System for Mobile Communications) ou GPRS (General Packet Radio Service) comprenant un modem GSM/GPRS et une antenne adaptée ; un système de communication de données entre ledit dispositif (100) adapté à une alimentation en courant direct et un second dispositif (100) adapté à une alimentation en courant alternatif montés sur le même engin ferroviaire.
4. 4. Dispositif (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits systèmes de localisation et/ou de communication sont logés dans le compartiment basse tension (110).
5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation (106) sont situés au-dessous du corps d'isolateur (102), et forment de préférence une bride.
6. 6. Dispositif (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation (106) traversent le corps d'isolateur (102) latéralement.
7. 7. Dispositif (100) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le compartiment basse tension (110) se situe à l'extérieur dudit corps d'isolateur (102), dans sa partie inférieure et au-dessous desdits moyens de fixation (106), de manière à ce que ledit compartiment basse tension (110) situé au-dessous de la toiture (107).
8. 8. Dispositif (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est spécialement adapté pour une alimentation par caténaire en courant continu.
9. 9. Dispositif (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est spécialement adapté pour une alimentation par caténaire en courant alternatif.
10. 10. Engin de traction ferroviaire alimenté par caténaire, caractérisé en qu'il comporte au moins un dispositif (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 20
11. 11. Engin de traction ferroviaire selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (100) selon la revendication 8 et un dispositif (100) selon la revendication 9, ces deux dispositifs étant reliés entre eux par un système de communication de données.15