Agrégation externe SII - 2020 - Option SII et ingénierie mécanique - Épreuve de conception

Agrégation concours externe

Section : Sciences Industrielles de l’Ingénieur
Épreuve d'admissibilité
Option sciences industrielles de l'ingénieur et ingénierie mécanique

Support : Système d’attache de télécabine

Analyse et validation des choix de conception d’un système d’attache de télécabine

Présentation du système et du support de l’étude

Il existe plusieurs types de remontées mécaniques (télécabine, télésiège) qui permettent de gravir des pentes sans effort. Parmi elles, certaines sont débrayables ; l’intérêt de celles-ci est de désolidariser le véhicule (cabine ou siège) afin de ralentir temporairement sa vitesse. Cela permet une montée et une descente plus aisées et donc sécurisées des usagers.

La station de ski Les Contamines Montjoie, située au coeur du massif du Mont Blanc, est dotée, notamment, d’une télécabine récente mise en service en 2015 développée par la société POMA. Un diagramme partiel d’exigences est donné ci-dessous en figure 1.

La sécurité et le confort des passagers, ainsi que la durée de vie du mécanisme sont des enjeux majeurs pour une station de ski car les investissements sont colossaux.

La société POMA a donc conçu et réalisé une télécabine satisfaisant ces exigences.

Toutefois, cette étude se focalisera sur le système d’attache (voir figures 2a et 2b) des cabines qui concentre tous ces enjeux.

La cabine est reliée au câble grâce à une suspente, au bout de laquelle est placée le système d’attache. Lors de l’arrivée en gare, la cabine va entrer dans un espace de débarquement constitué de (figures 3 et 4) :

• une zone de débrayage, dans laquelle les pinces et le câble sont désolidarisés. La cabine, attachée à la traverse, est alors mise est mouvement grâce aux pneus d’entraînement ;
• une zone de décélération, dans laquelle les pneus d’entraînement ralentissent progressivement la vitesse de translation de la traverse. L’inclinaison du rail de roulement permet d’aider au freinage de la télécabine ;
• une zone de cadencement, dans laquelle chaque télécabine est régulièrement espacée. C’est dans cette zone que les passagers peuvent sortir de la télécabine et embarquer.

Afin de garantir l’adhérence entre le système d’attache de la cabine et le câble, deux pinces débrayables sont utilisées (figure 4). En position « hors gare », deux mors solidarisent le système d’attache et le câble (figure 5). Pour des raisons de fiabilité, la liaison encastrement cabine/câble est réalisée sans apport d’énergie extérieure.

Lorsque la cabine arrive en gare, les pinces s’ouvrent automatiquement sans commande extérieure : des passages successifs sur différents rails, permettent le déverrouillage de la pince, puis son maintien en position ouverte.

La pince débrayable est composée de deux ressorts de serrage mis en parallèle (figures 5 et 7). Ils exercent un effort permanent, sur le poussoir, qui maintient le mors mobile en position fermée. La commande de déverrouillage de la pince s’effectue grâce au levier et au rail de débrayage (figure 6a et 6b).

Problématique

L’objectif de cette étude est de justifier et valider les différents choix technologiques réalisés par la société POMA sur le système d’attache en vue de garantir le confort et la sécurité des passagers, ainsi que la durée de vie de la pince.

Le sujet propose donc de :

• vérifier si le choix de la cinématique et des ressorts permettent de garantir le coefficient de sécurité retenu par les normes de sécurité ;
• vérifier si les choix retenus sur la fabrication de la traverse permettent des serrages coaxiaux des deux pinces, conditions nécessaires pour garantir un coefficient de sécurité suffisant dans l’étude précédente ;
• vérifier si les choix retenus sur la fabrication et sur le matériau du levier permettent de garantir la durée de vie souhaitée dans le cahier des charges ;
• proposer une évolution de conception de la liaison pivot entre la suspente et la traverse pour garantir une durée de vie accrue de cette liaison.