[fufu]

Bonjour,

Voici matière à réflexion.

J'ai noté par deux fois que le moteur linéaire était susceptible d'être utilisé dans les remontées mécaniques.

Rappelons que le moteur linéaire et la version "déroulée" d'un moteur électrique : le stator est déroulé à plat, sur la longueur nécessaire. Tout les trains à sustentation magnétique sont de gigantesques moteurs linéaires.

Déjà utilisé au Japon

Un tentative a déjà été réalisée au Japon. Il s'agit d'un appareil très particulier à mi-chemin entre le 2S (Ou même le 3S) et le monorail aérien. En effet, les véhicules circulent en boucle sur un véritable rail rigide, mais son tractés par un câble tracteur sur lequel ils viennent s'accoupler exactement de la même manière que les véhicules d'un 2 ou 3S.

La grosse différence réside dans le fait que l'accélération des véhicules est obtenue non pas par des poutres à pneus mais par un moteur linéaire qui fournit une accélération progressive, précise et régulée.

Voici quelques photos de cet appareil. Toutes ces photos sont extraites du reportage qu'a réalisé funivie.org :


Vue générale


Les voies, ainsi que le ralentisseur et le lanceur. Le moteur linéaire est présent sur toute la longueur


Le ralentisseur

C'est donc une application possible du moteur linéaire, qui peut servir au trainage des véhicules. C'est, à ce jour, le seul exemple d'une telle utilisation à ma connaissance.

Sérieusement envisagé par Leitner !

Comme en atteste la proposition de thèse que le constructeur italien propose sur son site internet :
http://www.leitner-lifts.com/content.asp?S...1&idMen=151

"È da studiare la possibilità applicativa dei motori lineari come azionamento per i veicoli nelle zone di accelerazione e decelerazione nelle stazioni degli impianti funiviari ad agganciamento temporano."
"Il s'agit d'étudier la possibilité d'utiliser des moteurs linéaires en tant que trainage des véhicules dans les zones d'accélération et de décélération des gares des appareils à attaches débrayables."

Les interêts peuvent être nombreux... Pas de pièces en mouvement donc un entretien mécanique réduit, pas de graissage, oublié la verification des pressions des pneumatiques, une régulation directe sans actionneur intermédiaire donc très fine.

Les inconvénients ? Le prix ! Le moteur linéaire est encore trop peu utilisé...

Quel avenir à moyen et long terme entrevoyez-vous à ce type de technologie dans le cadre du transport par câble ?
L'expérience menée au Japon doit-elle être enterrée, un doux rêve ?
Leitner a t-il raison d'engager de telles études ?

Autant de questions et bien d'autres. je vous propose que nous en débattions ici

Si vous avez d'autres questions ou si c'est flou pour vous, n'hésitez pas.

[Velro]

Des entraînements linéaires de ce type existent depuis quelques années et sont notamment utilisés sur certains roller coasters (grand huits). Il existe principalement deux systèmes, le LSM (Linear Synchronous Motor) et le LIM (Lindear Induction Motor). On rencontre également ces entraînements dans quelques autres domaines mais pour l'accélération de cabines celui des roller coasters s'en approche le plus.

Le principal avantage réside dans l'absence total de pièces mécaniques mobiles, les moteurs n'étant consitués que de paquets de bobinages statoriques. Côté cabine pour un LSM il devrait y avoir des aimants permanents donc le LIM est mieux adapté même si son rendement est moins bon car côté cabines il ne nécessite que des plaques métalliques parfois appellées "fins" (trad. littérale "nageoires"). La technologie est bien maîtrisée et ne présente pas de challenge particulier. La régulation est toutefois assez délicate et nécessite une détection précise du passage des cabines afin d'éviter le fonctionnement à vide des bobinages.

Techniquement la solution n'a rien de révolutionnaire, depuis une dizaine d'années il est possible d'accélerer des trains de roller coaster de 10 tonnes à plus de 100 km/h en quelques secondes (je dois vérifier mais c'est de l'ordre de 2 secondes, sous réserve), d'ailleurs c'est assez impressionant même si les lanceurs hydrauliques d'Intamin sont encore plus puissants bien que plus complexes et fragiles mécqniquement parlant. Je posterai les données techniques ultérieurement car je ne les ai pas en tête mais la puissance de pointe en fin de lancement atteint plusieurs dizaines de MW. Pour les LIM ou LSM de roller coasters les puisances de pointe sont de l'ordre de quelques MW.

Le principal désavantage du lanceur à moteur linéaire réside dans son prix de revient car il faut équiper la piste d'accélération de nombreux électroaimants et une électronique de puissance assez complexe est requise. De par le marché relativement restreint de ce type de matériel les composants sont assez chers et il y a très peu de fabricants fiables. Cela dit, techniquement parlant c'est réalisable sans prise de risque puisque la technologie est connue et bien maîtrisée si on s'adresse aux bons fournisseurs.

A noter qu'un freinage régulé est également possible mais non failsafe si on recourt aux électroaimants.

Avec des aimants permanents disposés en ligne (frein à courants de Foucault) on peut garantir un freinage failsafe non régulé, ce type de freinage est utilisé p.ex. pour les roller coasters ainsi que pour les tours à chute libre (métiers forains et installations fixes de parcs d'attractions).

Ce message a été modifié par Velro - 11 avril 2008 - 01:26 .

[dj_jean_jean]

Questions concernant ces moteurs linéaire :

On-t-il besoin de grosses tensions et de grosses intensitées pour leurs fonctionnement ?
Qu'elles modifications au niveau des pinces il faut s'attendre ? Car je pense qu'avec des pinces traditionnel ça ne peut pas marcher ?
Sont-ils capable de faire arrêter net un véhicule ?


Si non si on oublis le pris le pense que ça serait une grosse avancé dans le domaine des remontées mécaniques. En plus de l'abscence des pièces en movements on peut citer aussi un gros avantage qui pose problème sur tout les remontées, le faite de pouvoir recadencer les véhicules en gare manuellement et en nimporte quel point. Actuellement 2 systèmes sont présent pour le recadencement manuel : le levage des poutres a pneu où là le véhicule est libéré et l'exploitant le déplace manuellement, ou alors un contour motorisé où là l'exploitant laisse le premier véhicule dans le contour et le second dans la partie par prise de mouvement et avance ou recule son véhicule librement.

Par contre je pense que si les constructeurs développent ce système certains exploitants serait rétissant car c'est beaucoup plus complex. Aujourd'hui si un pneu crève on le change en 4 coups de clef, des moteurs linéaire c'est autre chose. Aujourd'hui ce que les exploitants cherchent c'est des remontées mécaniques simple pour limiter le nombre de panne, exemple les pneux des lanceurs/ralentisseurs piloté par motoréducteur à variation de vitesse comme sur le TC12 3V expresse qui n'ont pas dut tout été développé sur les autres appareils, ce système aujourd'hui reste présent uniquement sur les funitel, et encore pas tous.

[fufu]

Des puissances de l'ordre de quelques MW ? Impressionnant ! Bon, je doute que l'on ai besoin d'une telle puissance pour accélérer un véhicule de 1 à 5 m/s...
Concernant les pinces, je pense que le "patin" sera plus gros, ce qui peut entrainer une modification de la géométrie de la pince, mais c'est tout...

Ce que soulève Velro est intéressant... Il apparaît comme étant indispensable d'assurer le fonctionnement du moteur. En cas de dysfonctionnement de celui-ci lorsqu'un véhicule se présente dans le ralentisseur, je vous laisse imaginer la suite si il n'est pas ralenti...
Mais les aimants permanents de permettant pas de régulation, qu'en sera t-il pour différentes vitesses d'exploitation ?..

[poma fan]

Le désaventage réside peut etre aussi dans le fait que même si il y a moins d'entretien dans le moteur linéaire,si par exemple un ordinateur de contrôtle de l'acceleration tombe en panne,c'est plus grave que si une couroie d'entrainement des pneus casse(la changer est moins dur que de réparer un ordinateur je pense...)

[Velro]

Pour le lancement à moteur linéaire de roller coasters, pour donner un ordre de grandeur: Accélération de 0 à 115 km/h en 2.5 secondes (!). Comme la force tangentielle est très grande en fin d'accélération, donc à vitesse maximale, la puissance de pointe est considérable, les trains de roller coasters ayant une masse de plusieurs tonnes. Le lanceur hydraulique du roller coaster Kingda Ka d'Intamin (avec réducteur de L. Kissling, il y a une photo sur le site de Kissling) accélère les trains de 0 à env. 205 km/h en quelque 3.5 s. Je mentionne ces chiffres juste pour donner une idée.

Si techniquement des lanceurs à moteurs linéaires sont envisageables pour des RM il reste néanmoins une contrainte technique majeure: L'entrefer étant très faible entre les parties fixes (bobinages) et les parties mobiles (selon le type de moteur linéaire ailerons ou plaques polaires à aimants permanents), un guidage très précis est absolument impératif car la partie mobile ne doit en aucun cas toucher la partie fixe, le système étant sans contact. Il doit être également être tenu compte de possibles problèmes liés aux dépôts de glace etc.
Même si techniquement la solution est envisageable, les contraintes constructives sont assez considérables en pratique.

Il est entendu que la partie accélération requiert une électronqiue de commande et une électronqiue de puissance autrement plus complexes qu'un lanceur conventionnel. Même si le moteur linéaire est en soi modulaire, et pourrait fonctionner sans autre avec un module en panne, dans tous les cas est requise une commande synchronisant l'asservissement des différents modules disposés le long du lanceur. Seuls les électroaimants se trouvant sur le passage d'une cabine sont activés et leur puissance est modulée lors du passage afin d'accélérer de façon régulière et également permettre un passage sans à-coup perceptible d'un électroaimant au suivant. Il va sans dire que des mesures de vitesse, basées sur des détections de passage précises, sont requises afin de permettre une accélération indépendante de la charge. Comme il n'y a pas de liaison mécanique, la vitesse en fin d'accélération est déterminée par la régulation de puissance. A puissance constante les cabines vides seraient plus rapides que les cabines chargées, une régulation de vitesse est donc requise.

Pour le freinage à courant de Foucault la situation est moins critique car l'effort de freinage augmente avec la vitesse relative entre la partie fixe et la partie mobile (ce n'est pas une fonction linéaire ni même monotone il me semble de mémoire). A l'arrêt l'effort de freinage est nul. Il est possible d'équiper une piste de freinage de différents paquets d'aimants permanents afin de permettre différentes caractéristiques de freinage le long de la zone de décélération. Dans le cas où les aimants permanents seraient mobiles, ce qui est peu judicieux vu leur prix et leur poids, il serait possible d'influencer la décélération en modifiant l'entrefer, l'épaisseur des ailerons ainsi que leurs matériaux (à l'instar de ce qui se fait sur les tours à chute libre pour lesquelles la courbe de décélération est calculée de façon à créer une décélération pas trop désagréable et surtout aussi éviter des à-coups (variations rapide d'accélérations, c.à.d. jerk élevé).



Pour ce qui est de la maintenance, c'est une question de pièces de rechange, les diagnostics sont très rapides si l'installation est bien conçue. Pour autant que les pièces de rechange soient disponibles tant la partie commande que la partie régulation de puissance est d'une maintenance aisée, de loin plus confortable que la maintenance mécanique.

Cela dit il ne faut pas sous-estimer la complexité de la régulation digitale en temps réel, en pratique c'est loin d'être trivial. Donc probablement des mises en service assez laborieuses au début.


Edité pour rajouter les deux paragraphes finals.

Ce message a été modifié par Velro - 11 avril 2008 - 22:57 .

[Velro]

Certains détails sont abordés dans mes précédents messages de ce sujet.

dj_jean_jean, le 11 04 2008, 05:49, dit :

Questions concernant ces moteurs linéaire :

On-t-il besoin de grosses tensions et de grosses intensitées pour leurs fonctionnement ?

Cela dépend des tensions. Typiquement les tensions seraient de l'ordre de 400 ou 690 V selon la puissance requise par module (électroaimant). En principe 400 V devrait suffire car les puissances ne sont pas si élevées (toutefois tenir compte de la puissance de pointe en fin d'accélération).

Citation

Qu'elles modifications au niveau des pinces il faut s'attendre ? Car je pense qu'avec des pinces traditionnel ça ne peut pas marcher ?

Il faudrait adjoindre des ailerons ou des plaques polaires à aimants permanents (cf. mes autres messages ci-dessus). Les ailerons sont probablement plus judicieux car beaucoup moins lourds et onéreux que les éléments polaires, par contre le rendement est moins bon et vu leur minceur les ailerons sont assez fragiles.

Le problème réside avant tout dans le guidage qui doit être pas mal précis et également le problème liés à la glace n'est pas anodin car si un aileron entre en collision avec un module statorique car n'entrant pas dans la fente bonjour les dégâts. Les plaques polaires sont plus robustes mais lourdes et chères si elles équipent chaque cabine.

Citation

Sont-ils capable de faire arrêter net un véhicule ?

Non. Comme il n'y a pas de liaison mécanique les forces ne sont pas très élevées. Seuls les aimants permanents (ou des dispositifs mécaniques conventionnels) permettent un freinage failsafe En cas de panne de lanceur les cabines sont livrées à elles-mêmes et ne sont freinées que par les frottements (forcéments faibles) et éventuellement leur poids si le lanceur a une pente en montée, il est donc nécessaire de prévoir des dispositifs mécaniques ou magnétiques à aimants permanents commutables failsafe pour assurer un freinage dans la zone d'accélération en cas de panne de courant ou de défaillance technique du lanceur. Du point de vue de la sécurité il n'est pas possible de garantir une sécurité suffisante (min. SIL 3) par des systèmes non failsafe dans ce cas.

Citation

Si non si on oublis le pris le pense que ça serait une grosse avancé dans le domaine des remontées mécaniques. En plus de l'abscence des pièces en movements on peut citer aussi un gros avantage qui pose problème sur tout les remontées, le faite de pouvoir recadencer les véhicules en gare manuellement et en nimporte quel point. Actuellement 2 systèmes sont présent pour le recadencement manuel : le levage des poutres a pneu où là le véhicule est libéré et l'exploitant le déplace manuellement, ou alors un contour motorisé où là l'exploitant laisse le premier véhicule dans le contour et le second dans la partie par prise de mouvement et avance ou recule son véhicule librement.

A mon avis il serait beaucoup plus simple de prévoir de nombreux segments relativement courts avec chacun un entraînement indépendant, p.ex. un ou deux pneus par moteur, qui permet de corriger des irrégularités de cadencement. Un convoyeur à moteur linéaire dans les zones lentes est faisable mais son prix de revient serait élevé (je suppose qu'il serait moins cher d'équiper carrément chaque pneu d'un moteur+variateur de fréquence indépendant ou moteur hydraulique lent avec distributeur proportionnel).

Citation

Par contre je pense que si les constructeurs développent ce système certains exploitants serait rétissant car c'est beaucoup plus complex. Aujourd'hui si un pneu crève on le change en 4 coups de clef, des moteurs linéaire c'est autre chose. Aujourd'hui ce que les exploitants cherchent c'est des remontées mécaniques simple pour limiter le nombre de panne, exemple les pneux des lanceurs/ralentisseurs piloté par motoréducteur à variation de vitesse comme sur le TC12 3V expresse qui n'ont pas dut tout été développé sur les autres appareils, ce système aujourd'hui reste présent uniquement sur les funitel, et encore pas tous.

Les variateurs de vitesse mécaniques appartiennent plutôt au passé, il est plus simple d'installer de petis motoréducteurs avec variateurs de fréquence (variateurs éventuellement intégrés aux moteurs et sur bus de terrain, il y a du pour et du contre pour cette solution) voire une solution à moteurs hydrauliques lents ou semi-lents avec entraînement direct (c.à.d. sans réducteur) des pneus.

Un lanceur à moteur linéaire nécessite une analyse de risque poussée et le système ne peut guère être assimiléé aux lanceurs traditionnels. Je pense que c'est trop complexe pour un retrofit car ce serait déja suffisamment compliqué pour une installation de conception nouvelle.

[Thomas]

Il reste donc encore beaucoup à faire pour garantir une sécurité au moins égale par rapport aux lanceurs d'aujourd'hui.
Merci Velro pour ces analyses toujours passionnantes.
(dis moi, 0-205 km/h en 3.5 secondes, on frise l'évanouissement)

donc, pour résumer, voila les problèmes que posent actuellement ce type d'installation appliquée à un lanceur de rm :
- difficulté de maitriser la vitesse
- arrêt du véhicule très difficile
- source d'énergie électrique obligatoire pour faire fonctionner le dispositif
- ...

quand tu dis sans contact Velro, quelle est la distance à respecter ? de l'ordre du mm ? (dans ca cas, la résence de glace sur le dispositif est absolument à banir => on ne fonctionne pas quand il fait mauvais et on range les véhicules le soir ..)


Edit : dsl gros bug de ma part, oublié de convertir en m/s pour l'accélération loool

[Velro]

Le choix d l'entrefer (espace libre entre la partie statorique du module avec les bobinages fixes et la partie mobile liée à la pince) résulte d'un compromis entre la marge de sécurité (précision de guidage, réserve pour déformation des ailerons, glace...) et le coût du moteur linéaire. Je n'ai pas les chiffres en tête mais l'espace maximal est de l'ordre de 1 à 3 cm comme entrefer. C'est juste pour donner un idée, il faudrait que je vérifie mais on parle de quelques dizaines de millimètres au plus).

Pour le roller coaster (grand huit) Kingda Ka, 0 à 205 km/h en 3.5 s c'est 0 à 56.9 m/s en 3.5 s, donc une accélération tangentielle d'environ 16.3 m/s2, soit à peu près 1.7 "g" (ou "G", un "G" correspondant à env. 9.81 [m/s2]) ce qui est supportable sans autres et par ailleurs les prescriptions locales peuvent limiter les accélérations dans divers axes. Il y a également des normes à ce sujet, c'est assez complexe. Avant la mise en service d'un roller coaster on effectue des parcours de mesure avec des accéléromètres permettant de mesurer et d'enregistrer simultanément les accélérations selon divers axes. Au-delà des accélérations mêmes la variation de ces accélérations dans le temps (jerk, mesuré en [m/s3]) joue également un rôle important.

Dans l'ensemble, mais il s'agit évidemment d'une évaluation subjective, le moteur linéaire me semble mieux adapté à des installations avec guidage rigide genre train monorail. Pour le traînage en gare ce serait envisageable car les forces tangentielles pour faire avancer une cabine sont faibles mais je ne suis pas sûr que la solution soit économiquement viable. Pour les lanceurs ça devient nettement plus complexe et onéreux et j'ai des doutes quant à la faisabilité économique.

Côté décélération en entrée en gare ce serait probablement faisable de façon assez économique avec des freins à courant de Foucault vu que les ailerons sont en métal courant (laiton aluminium...) et les blocs fixes sont simplement pourvus d'aimant permanents, aucun raccordement électrique n'est nécessaire. Comme la force de freinage diminue avec la vitesse le système pourrait fonctionner de façon sûre quelle que soit la vitesse de la ligne. La courbe de décélération est déterminée par l'emplacement des blocs d'aimants et de leur "puissance" (ou pour être correct, l'intensité du champ magnétique). A condition de maîtriser l'alignement et le l'enlèvement de glace, ce qui est maîtrisable, je pense que ce serait une solution économiquement intéressante (et dépourvue de mécanique). Il suffirait d'un gabarit de contrôle pivotant pour s'assurer de l'absence de glace ou de déformation de l'aileron en entrée de station et, le cas échéant arrêter la ligne avant que la cabine entre dans la zone de décélération.
Avantage évident: Aucune pièce mobile ni d'usure et aucun besoin d'énergie ni de commande électrique. La démagnétisation est très faible, la durée de vie des paquets d'aimants permanents se chiffrerait probablement en dizaines d'années.

Il serait même envisageable d'équiper après-coup des trains de pneus avec des freins à courant de Foucault à aimants permanents, p.ex. avec un frein par roue. Gros avantages: Failsafe et aucun besoin d'énergie électrique, aucune commande électrique, aucune pièce d'usure à part les roulements et les pneus existants. A vitesse très lente l'effort de freinage est quasiment nul ce qui permet de facilement déplacer les cabines si nécessaire.

Techniquement il serait même possible de monter les ailerons de façon à permettre leur centrage automatique et dès lors guider les ailerons dans les blocs statoriques. Cela permettrait de s'affranchir des problèmes de guidage, par contre la question de la glace subsiste. Peut-être que des traitements basé sur les nanotechnologies pourraient apporter une solution en évitant à la glace d'adhérer fortement sur les ailerons, un simple raclage ou bossage permettrait alors d'ôter la glace.

Voilà... Comme c'est publié, donc plus brevetakle. mdr D'ailleurs aucune des idées présentées n'est révolutionnaire, c'est à portée de n'importe qui connaissant un peu la technique.


(Edition complète et adjonction des derniers paragraphes.)

Ce message a été modifié par Velro - 12 avril 2008 - 13:49 .

[Velro]

Petit complément:
Les entraînements linéaires peuvent être utilisés pour les portes coulissantes de TPH et de funiculaires voire également pour des barrières de quais. Cela simplifie la construction mécanique car il n'y a plus de pièces mobiles autres que les panneaux des portes mêmes, en faisant abstraction des galets, dispositifs de verrouillages etc. Cela permet de s'affranchir des courroies, réducteurs, paliers et autres composants mécaniques.

Ce message a été modifié par Velro - 01 mai 2008 - 16:21 .