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CA 02429858 2003-05-27
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DISPOSITIF CONTRE L'INTRUSION D'UNE VITRE DANS UNE CABINE
DE VEHICULE FERROVIAIRE LORS D'UN CHOC
L'invention se rapporte au domaine de la construction de véhicules, en
particulier de
véhicules ferroviaires, et a pour objet un dispositif contre l'intrusion d'une
vitre dans
une cabine lors d'un choc ainsi qu'un véhicule comportant un tel dispositif.
Les véhicules ferroviaires comportent habituellement une cabine de conduite
munie
d'un pare-brise qui est fixé sur une peau réalisant l'enveloppe esthétique du
véhicule,
permettant ainsi d'avoir une liaison pare-brise/carrosserie possédant une
bonne
aérodynamique. Toutefois, une telle peau posséde une structure qui n'est pas
prévue
pour résister aux chocs importants, Ia rigidité du véhicule étant assurée par
une
structure indépendante, si bien qu'en cas de choc violent avec un obstacle
venant
briser la peau, le pare-brise est projeté dans la cabine de conduite mettant
en danger
la vie du conducteur.
La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un
dispositif contre l'intrusion d'une vitre dans une cabine d'un véhicule
ferroviaire lors
d'un choc qui soit simple et économique à réaliser.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif contre l'intrusion d'une
vitre dans
une cabine d'un véhicule ferroviaire lors d'un choc, le véhicule comportant
une
structure de protection s'interposant entre la vitre et l'intérieur de la
cabine, la
structure de protection comportant une ouverture en regard de la vitre,
caractérisé en
ce que la structure de protection supporte des éléments anti-intrusion aptes à
se
déplacer pour venir obstruer au moins partiellement l'ouverture.
Selon des modes particuliers de réalisation, le dispositif contre l'intrusion
d'une vitre
dans une cabine de véhicule ferroviaire peut comprendre l'une ou plusieurs des
caractéristiques suivantes prises isolément ou selon toutes les combinaisons
techniquement possibles
- les éléments anti-intrusions se déplacent sur commande préalablement au choc
;
- Ies éléments anti-intrusions se déplacent Iors du choc, le déplacement de
ces
derniers étant provoqué par l'enfoncement de la vitre en direction de la
cabine ;
- la structure de protection supporte des éléments absorbeur d'énergie à
déformation
programmée s'interposant entre la vitre et la structure de protection ;
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- la déformation des éléments absorbeurs d'énergie lors du choc provoque le
déplacement des éléments anti-intrusion devant l'ouverture ;
- les absorbeurs d'énergie comportent une face venant au contact de la vitre
et les
éléments anti-intrusions sont constitués par des volets qui sont rattachés aux
éléments
absorbeurs d'énergie dans une position n'occultant pas initialement
l'ouverture, les
éléments absorbeurs d'énergie possédant une forme adaptée pour que, lors de
leur
déformation, les volets se déplacent et s'orientent vers l'ouverture afin
d'obstruer
partiellement cette dernière ;
- les éléments absorbeur d'énergies sont des structures déformables de section
trapézoïdale comportant une grande base s'appuyant sur le pourtour de
l'ouverture et
une petite base s'étendant à proximité de la vitre en bordure de cette
dernière, le volet
étant rattaché à la structure déformable à proximité de la vitre et possédant
une
extrémité libre s'appuyant sur le bord de l'ouverture ;
- les éléments anti-intrusion sont constitués par au moins un vérin
précontraint
comportant un pied relié à la structure de protection, le vérin comportant une
tige
coulissante munie d'une téte maintenue en bordure de l'ouverture par des
moyens de
blocage, les moyens de blocage réagissant lors d'un choc sur la vitre pour
libérer la
tête de la tige coulissante du vérin et permettre son extension en regard de
l'ouverture ;
- les éléments anti-intrusions sont des éléments élastiques tendus entre deux
points de
la structure de protection disposés sur deux côtés différents de l'ouverture,
chaque
élément élastique étant maintenu, sous tension, parallèlement au bord adjacent
de
l'ouverture par un ou plusieurs éléments de maintien ;
- la surface de l'ouverture est sensiblement égale à la surface de la vitre.
L'invention concerne également un véhicule ferroviaire comportant une cabine
munie d'une vitre, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif contre
l'intrusion de
la vitre dans la cabine de conduite conforme aux caractéristiques précédemment
décrites.
On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention,
d'après
la description donnée ci-après de plusieurs modes de réalïsation de
l'invention,
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présentés à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins
annexés, dans
lesquels
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un véhicule ferroviaire
équipé
d'un dispositif contre l'intrusion d'un pare-brise dans une cabine de conduite
selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- les figures 2 et 4 sont des vues en perspective, respectivement avant et
après un
choc, d'une cabine de conduite munie du dispositif de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en coupe partielle illustrant le dispositif contre
l'intrusion
de la figure 1 avant et après le choc ;
- la figure S est une vue en perspective d'une structure de cabine de conduite
munie
d'un dispositif contre l'intrusion d'un pare-brise selon une variante de
réalisation
de l'invention ;
- la figure 6 est une vue de détail illustrant le fonctionnement du dispositif
de la
figure 5 ;
- la figure 7 est une vue en perspective du dispositif de la figure 5 après un
choc ;
- la figure 8 est une vue similaire à la figure 6 d'une variante de
réalisation du
dispositif de la figure 5.
- la figure 9 est une vue en coupe longitudinale d'un véhicule ferroviaire
équipé
d'un dispositif contre l'intrusion selon un autre mode de réalisation de
l'invention.
- les figures 10 et 11 sont des vues en perspective, respectivement avant et
après un
choc, d'une cabine de conduite muni du dispositif de la figure 9.
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 un véhicule ferroviaire comportant une peau 6 réalisant
l'enveloppe esthétique du véhicule et un châssis 4 rigide muni à son extrémité
avant
d'un élément absorbeur d' énergie 9. La peau 6 présente une face avant
comportant un
pare-brise feuilleté 2 fixé de manière affleurante sur la peau 6 par exemple
au moyen
d'une coque plastique 7.
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Conformément à la figure 1, le véhicule comporte une cabine de conduite 1
disposée
derrière la face avant du véhicule, cette cabine de conduite comportant un
pupitre de
commande 5 placé à proximité de la base du pare-brise 2 du véhicule et un
fauteuil
en regard du pupitre pour accueillir le conducteur. Le véhicule comporte
également
un dispositif contre l'intrusion du pare-brise 2 dans Ia cabine 1, ce
dispositif
comportant un bouclier de protection 3 interposé entre la face avant du
véhicule
formée par Ia peau 6 du véhicule et l'intérieur de la cabine de conduite 1, ce
bouclier
de protection 3 étant supporté par le châssis 4.
Conformément à la figure 2, le bouclier de protection 3 est formé d'une
structure
métallique supportant une paroi frontale rigide, indéformable, s'étendant sur
toute la
hauteur de la cabine de conduite 1 et présentant une ouverture 8 rectangulaire
disposée en regard du pare-brise 2 du véhicule, cette ouverture 8 permettant
la vision
du conducteur et possédant une surface sensiblement égale à la surface du pare
brise 2. Le bouclier de protection 3 comporte également deux parois latérales
dont
l'une est munie d'une ouverture pour permettre l'accès au conducteur.
Le bouclier 3 supporte, autour de l'ouverture 8, un cadre de baie 10 absorbeur
d'énergie comportant quatre structures 11 à déformation programmée disposées
parallèlement aux bords de l'ouverture 8. Conformément au schéma supérieur de
la
figure 3, illustrant le dispositif avant le choc, chaque structure 11
déformable
présente une section trapézoïdale comportant une grande base s'appuyant sur le
pourtour de l'ouverture et une petite base venant au contact du pare-brise 2
en
bordure de ce dernier. Les structures 11 déformables supportent chacune un
volet 12
sur leur flan intérieur, orienté vers l'ouverture 8, ce volet étant constitué
par une
plaque métallique dont une extrémité est soudée à la structure 11 déformable à
proximité du pare-brise 2 et dont l'autre extrémité est libre et repose sur le
bord de
l'ouverture 8 en débordant très légèrement à l'intérieur de cette dernière.
Le schéma inférieur de la figure 3 ainsi que la figure 4 illustre l'état du
dispositif
contre l'intrusion du pare-brise 2 après un choc ayant provoqué la projection
du pare-
brise 2 en direction de la cabine 1, par exemple par rupture de la coque
plastique 7
assurant le maintien de ce dernier. Conformément à ces figures, lors de la
projection
du pare-brise 2 en direction de la cabine 1, les bords du pare-brise 2 en
appui contre
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le cadre de baie 10 viennent déformer les structures 11 provoquant la
déformation et
le basculement des volets 12 vers l'intériew de l'ouverture 8, ce qui obstrue
alors
partiellement la surface de l'ouverture 8, limitant ainsi les risques
d'intrusion du pare-
brise 2 dans la cabine de conduite 1.
5 Il résulte de ce qui précède que les risques d'intrusions du pare-brise ou
d'autres
objets dans la cabine sont minimisés d'une part par l'absorption d'une partie
de
l'énergie d'intrusion du pare-brise lors de la déformation du cadre de baie et
d'autre
part par l'obstruction de l'ouverture par les volets.
Les figures 5 à 7 présentent une variante de réalisation du dispositif contre
l'intrusion
d'un pare-brise selon l'invention dans laquelle le cadre de baie précédemment
décrit
est remplacé par un cadre de baie 20 absorbeur d'énergie muni de moyens anti-
intrusions constitués par deux paires de vérins 22 précontraints disposés en
bordure
de (ouverture 8.
Conformément à la figure 5 et au schéma de gauche de la figure 6, le cadre de
baie
20 est constitué par un cadre rectangulaire entourant l'ouverture 8 comportant
une
face inférieure prenant appui sur le bouclier de protection 3 et une partie
supérieure
déformable faisant saillie vers le pare-brise 2. La partie supérieure du cadre
20 est
formée d'une structure déformable 21 s'étendant sur le pourtour extérieur du
cadre 20
et présente une face supérieure venant au contact du pare-brise, ce dernier
n'étant pas
représenté sur les figures 5 et 6, en bordure du pare-brise. Le cadre de baie
20
comporte, à proximité de deux bords opposés de l'ouverture 8, deux vérins 22
précontraïnts disposés tête-bêche parallèlement au bord de l'ouverture 8,
chaque
vérin 22 comportant un pied articulé sur le cadre de baie 20 au moyen d'une
liaison
pivot 22a autorisant un mouvement de rotation du vérin 22 dans le plan de
l'ouverture 8, le vérin 22 comportant une tigé coulissante présentant une tête
reliée
par une liaison rotule 22b à la tête de la tige coulissante du vérin 22 en vis-
à-vis. Les
vérins 22 ainsi positionnés sont précontraints et ont leur tête en butée
contre un flan
de la structure déformable 21 la plus proche, les têtes étant alors légèrement
décalées
par rapport à l'axe d passant par les pieds des deux vérins 22.
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Conformément au schéma de droite de la figure 6 et à la figure 7, lors d'un
choc
provoquant le déplacement du pare-brise 2 en direction de la cabine I ,
l'énergie du
choc est partiellement absorbée par la déformation des structures déformables
21, la
déformation de ces structures 21 provoquant simultanément un déplacement
latéral
des têtes des vérins 22 en direction de l'ouverture 8 au-delà de l'axe d,
engendrant
ainsi la détente soudaine des vérins 22 précontraints en regard de l'ouverture
8. Les
vérins 22 ainsi détendus empêchent alors l'intrusion du pare-brise 2 dans la
cabine 1.
Une telle variante du dispositif contre l'intrusion présente l'avantage de
permettre une
forte extension des vérins vers l'intérieur de l'ouverture réduisant d'autant
la section
I 0 de passage et assurant une grande efficacité au dispositif.
La figure 8 représente une variante perfectionnée du dispositif précédemment
décrit
dans laquelle le blocage des vérins 22 le long du bord de l'ouverture 8 est
réalisé par
des moyens de blocage commandés, tel un ergot 23 commandé en translation par
un
moteur électrique. Cet ergot 23 est placé entre l'axe d et l'ouverture 8 et
sert de butée
aux têtes 22 b des vérins 22. Le moteur électrique permet l'effacement de
l'ergot 23 et
la détente des vérins 22 en regard de l'ouverture 8 sur commande du conducteur
à
partir pupitre de commande 5 ou automatiquement à partir de capteurs de chocs.
Une
telle variante de réalisation présente l'avantage de permettre une libération
des vérins
anti-intrusion 22 à la demande du conducteur, par exemple pour anticiper un
choc.
Les figures 9 à 11 présentent un autre mode de réalisation du dispositif
contre
l'intrusion d'un pare-brise selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, la
cabine de
conduite 1, le châssis 4 du véhicule, les éléments absorbeurs d'énergie 9, la
peau 6, le
pare-brise 2 restent identiques à ceux décrits sur la figure 1.
Conformément à la figure 10, le véhicule comporte un bouclier de protection 3
similaire à celui décrit précédemment mais qui supporte, autour de l'ouverture
8,
quatre filins élastiques 32 régulièrement répartis autour de l'ouverture 8.
Chaque filin
élastique 32 est tendu entre deux points d'ancrage 34 du bouclier disposés sur
deux
côtés attenants de l'ouverture 8 et les filins 32 sont maintenus, sous forte
tension,
sensiblement parallèlement au bord adjacent de l'ouverture 8 par une griffe de
maintien 33 disposée dans l'angle commun aux deux bords recevant les points
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d'ancrage 34. Les griffes 33 sont montées dans le bouclier 3 au travers d'un
logement
autorisant un déplacement, sous effort, de la griffe 33 suivant un axe b
perpendiculaire au pare-brise 2. Chaque griffe de maintien 33 comporte un
doigt de
retenu 33a du filin élastique 32 ainsi qu'une béquille de transmission 33b
s'étendant
suivant l'axe b. La béquille de transmïssion 33b de chaque griffe, représentée
partiellement arrachée pour deux des griffes sur la figure 10, vient au
contact du
pare-brise 2 par l'intermédiaire d'une extrémité coudée alors que le doigt de
retenu
33a s'interrompt en direction du pare-brise 2 afin de permettre la libération
du filin
32 lors d'un enfoncement de la griffe 33 à l'intérieur de son logement.
Ainsi, comme cela est représenté à la figure 11, lors d'un choc engendrant le
déplacement du pare-brise en direction de l'ouverture 8, les griffes 33 sont
enfoncées
dans leur logement du fait de l'appui du pare-brise 2 sur les béquilles 33b,
ce qui
provoque l'effacement des doigts de retenu 33a à l'intérieur du logement et la
libération soudaine des filins élastiques 32 qui se détendent partiellement en
se
plaçant en travers de l'ouverture 8 limitant ainsi les risques d'intrusion du
pare-brise 2
dans la cabine 3.
Dans une variante perfectionnée du mode de réalisation précédemment décrit,
les
quatre griffes 33 seront avantageusement rendues solidaires les unes des
autres par
des tiges de liaison afin qu'une poussée exercée sur une seule des griffes 33
entraînent l'enfoncement de l'ensemble des griffes 33 et la libération
simultanée des
quatre filins élastiques 32.
Dans une autre variante perfectionnée du mode de réalisation précédemment
décrit,
les quatre griffes 33 auront leur mouvement de translation suivant l'axe b
commandé
par des actionneurs, tels des vérins pneumatiques, afin de permettre la
libération
anticipée des filins élastiques en prévision d'un choc, par exemple sur
demande du
conducteur à partir du pupitre de commande 5 ou automatiquement à partir de
capteurs portés par le véhicule.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation
décrits et
illustrés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. Des modifications
restent
possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou
par
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substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de
protection de l'invention.
Ainsi, dans une variante de réalisation le bouclier de protection pourra être
constitué
par un treillis métallique.
Ainsi, bien que les différents modes de réalisation précédemment décrits
représentent
un dispositif contre l'intrusion d'un pare-brise dans une cabine de conduite,
le
dispositif selon l'invention pourra également être utilisé pour empêcher
l'intrusion
d'une vitre latérale dans une cabine.
