Brevet FR2137129A1 — publié le 19721229

L'invention concerne la signalisation ferroviaire et plus particulièrement les informations destinées a etre captées par un appareillage à bord d'une locomotive. D1 une manière générale, les systèmes de transmission des informations utilisent le circuit de voie comme support de transmission. Celui-ci commande la position des signaux au sol et transmet aux dispositifs de répétition des signaux a bord de la locomotive soit l1état des signaux au sol, soit des ordres de vitesse. Le support de l'information dans la transmission au sol machine est constitué par le courant émis dans le circuit de voie qui se referme à travers le premier essieu de la locomotive. La transmission d'une information s'effectue en général par codage d'un signal émis par un émetteur ; ce codage consiste en une modulation par tout ou rien du signal de l'émetteur, lequel est un signal alternatif de fréquence donnee, la cadence de modulation caractérisant l'information transmise étant par exemple de 75, 120, 180 cycles par minute, un cycle T étant constitué d'un deai-cycle T/2 pendant lequel le signal alternatif est présent, et par un demi-cycle T/2 pendant lequel ce signal est nul. Des capteurs placés sur la locomotive et couplés magnétiquement avec les rails captent les signaux alternatifs transmis par le circuit de voie ; ces signaux sont amplifiés par un amplificateur sélectif accordé sur la ou les fréquences propres des émetteurs, puis démodulés afin d'obtenir un signal basse fréquence caractéristique de l'information, la fréquence de ce signal étant celle des cycles de modulation par tout ou rien de l'émetteur. Après aise en forme le signal basse fréquence est introduit dans un décodeur où sa période est identifiée suivant un processus dit de sécurité. Ces systèmes de tranmission des informations sont sensibles aux parasites et notamment à ceux créés par les locomotives à thyristors alimentées soit par le réseau alternatif industriel, à 50 ou 60 Hertz, par exemple, soit par un réseau continu avec pseudo période de comoutation. Les parasites engendrés par le courant de traction se manifestent par un spectre de raies du aux harmoniques pairs et impairs, ainsi que par leur interaction possible avec les circuits de signalisation ; il faut également tenir compte de variations momentanées importantes de la fréquence du réseau ou de la pseudo-période de commutation, qui entraient un blocage complet du spectre de fréquences dans la gamme d'utilisation des émetteurs. La présente invention a notamment pour objet un procédé de signalisation compatible avec I'utilisation et le fonctionnement des circuits de voies et insensible aux parasites ; ce procédé est caractérisé par le fait qu'une information est transmise par deux signaux alternatifs, de fréquences porteuses distinctes, modulés par tout ou rien selon une cadence donnée, et que les deux signaux sont imbriqués, un signal étant transmis lorsque l'autre est nul, Le procédé est également caractérisé par le fait que la cadence, ou cycle, selon laquelle on module les deux signaux alternatifs est différente pour chaque information à transmettre. Un autre objet de l'invention est de réaliser un dispos tir vss~~~ l'émission des signaux caractéristiques de l'information à transmettre; ul- tel dispositif est caractérisé par le fait qu'il comprend un organe codeur recevant les informations, un organe générateur de fréquences et un amplificateur, organe codeur comprenant un oscillateur à relaxation et un élément bistable à deux sorties, la fréquence de l'oscillateur étant déterminée por l'information à transmettre. Selon une autre caractéristique l'organe générateur de fréquence comporte deux oscillateurs d'ondes sinuso;dales et deux portes électroniques da modulation des signaux sinusoidaux, le signal délivré par un oscillateur étant appliqué audit amplificateur, et chaque porte étant connectée à une sortie ee ladite bascule bistable qui en commande l'ouverture. Selon une autre caractéristique la voie ferrée est divisée, du point da vue signalisation, en éléments de longueur variable ou non, eux-mêmes en plusieurs tronçons, chaque tronçon ayant un émetteur, les émetteurs d'un élément ayant tous des couples de fréquences différents. Un autre objet de l'invention est de réaliser un dispositif récepteur des signaux émis par les émetteurs d'un élément de voie ferrée, caractérisé par le fait qu'il comprend un capteur desdits signaux, un organe de filtrage, un ensemble amplificateur démodulateur, un ensemble de décodage et des organes d'affichage de l'information. Selon une autre caractéristique, l'organe de filtrage comporte autant de filtres d'aiguillage qu'il y a de fréquences pour l'ensemble des émetteurs d'un élément de voie ferrée, chaque filtre étant composé d'une inductance en parallèle sur un condensateur formant un circuit accordé sur une desdites fréquences. Selon une autre caractéristique l'ensemble amplificateur démodulateur comporte un amplificateur démodulateur par fréquence susceptible d'être reçue. Selon une autre caractéristique ensemble de décodage comporte d2u:: décodeurs pilotés par une base de temps étalon délivrant cycliquement des signaux de modulation caractéristiques des différentes informations, cin décodeur recevant-une des fréquences d'un couple de fréquences. Selon une autre caractéristique les organes d'affichage sont const1tua par des portes logiques "OU" en nombre égal au nombre d'informations diffa rentes susceptibles d'être reçues, chaque porte logique comportant au mçins deux entrées dont chacune est alimentée par un desdits décodeurs de ltensn- ble de décodage. L'invention sera bien comprise a l'aide de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, et des dessins annexés dans lesquels - la figure I représente en fonction du temps les deux signaux alternatifs de fréquences différentes modulés par une information - la figure 2 représente une partie d'un circuit de signalisation d'une voie ferroviaire - la figure 3a représente schématiquement un organe codeur d'un émetteur - la figure 3b représente schemtiquement l'organe générateur fréquences et l'amplificateur d'un émetteur - la figure 4 représente schématiquement un récepteur d'une locomotive ; - la figure 5 représente une variante de la partie traitement d'un récepteur - la figure 6 représente l'allure des signaux en différents points de la figure 5. La figure 1 représente en fonction du temps deux signaux alternatifs de fréquences FI et F'l. On a représenté à la figure l-a le signal Fl d'amplitude IFI et à la figure l-b le signal F't d'amplitude lF'I ; sur cette figure on voit que chaque signal a une période T qui se-divise en deux : un temps T/2 pendant lequel le signal alternatif a une amplitude constante et un temps T/2 pendant lequel le signal a une valeur nulle ; on voit également que lorsqu'un signal a une amplitude constante, l'autre signal est nul ; le signal transmettant une information est la somme de ces deux signaux, qui ont générale- ment même amplitude. La figure 2 représente une partie d'un circuit de signalisation d'une voie ferroviaire. En pratique une voie ferroviaire est divisée du point de vue signalisation en éléments de longueurs égales ou non, chaque élément étant lui-mRe divisé en un certain nombre de tronçons, un émetteur étant affecté à chaque tronçon. On peut avoir ainsi un élément divisé en cinq tronçons, les cinq émetteurs correspondants ayant des couples de fréquences F1, F'1; F2, F'2; ..,. F5, F'5 ; les éléments sont eu-mêmes divisés en un certain nombre de tronçons repérés par les couples de fréquences Fl, F'l, F2, Ft2 Dans cette figure I et 7 sont des codeurs, 2, 3, 5, 6 sont des générateurs de fréquences, 4 et 8 des amplificateurs, 9 un rail de la voie. Le codeur 1 reçoit des signaux d'informations il, i2 ... in, et le codeur 7 re çoit des signaux d'informations el, e2...en ; le codeur 1 commande les deux générateurs de fréquences 2 et 3 délivrant les fréquences FI et F'1 ; le codeur 7 commande deux générateurs de fréquences 5 et 6 délivrant les fréquences F2 et F'2 ; les signaux sortant des générateurs 2 et 3 sont amplifiés par l'amplificateur 4 dont la sortie est connectée au rail 9 ; les signaux des générateurs 5 et 6 sont amplifiés par l'amplicateur 8 dont la sortie est connectée au rail 9. Les codeurs, générateurs de fréquences et amplificateurs sont bien entendu identiques, et les amplitudes IFI, et IF'I des signaux en sortie de l'amplificateur 4 sont égales. La figure 3a représente un schéma possible d'un codeur de la figure 2, et plus particulièrement le codeur 1. Dans cette figure 10 est un transistor unijonction dont la base 16 est connectée au potentiel positif d'une alimentation continue par une résistance 12 et dont la base 17 est connectée au potentiel négatif de ladite alimentation par une résistance 13 ; l'émetteur 15 est relié à un point 19 commun à des résistances rl, r2...rn et à une borne d'un condensateur 14, dont l'autre borne est reliée au potentiel négatif de l'alimentation ; différents signaux d'information à transmettre il, i2...in, sont appliqués à des relais Ri, R2...Rn reliés à la terre, chaque relais commandant un contact à fermeture Cl pour Rl, C2 pour R2 Cn pour Rn chacun des contacts Cl...Cn est en série avec une résistance rl...rn, l'une des bornes des contacts Cl...Cn étant reliée au potentiel positif de l'alimentation, l'autre borne étant reliée à une résistance rl...rn ; la base 17 du transistor unijonction 10 est reliée à l'entrée d'un élément bistable Il branché aux bornes de l'alimentation, et comprenant une bascule bis table à deux sorties et deux transistors de sortie dont chacun reçoit les signaux d'une sortie de la bascule.L'élément bistable comporte deux sorties 42, 43 qui sont reliées respectivement aux générateurs 2 et 3 de la figure 1 ; les signaux délivrés par ledit élément bis table servent à la commande d'une porte électronique de sortie desdits générateurs. La figure 3b représente schématiquement l'organe générateur et l'amplificateur d'un émetteur. Dans cette figure, 40 et 41 sont deux transistors de sortie de l'élément bistable 11 de la figure 3a, 42 et 43 les deux sorties dudit élément 11 ; 44 et 45 sont deux oscillateurs de fréquences F1 et F'1 alimentés par l'alimentation continue ; 46 et 47 sont deux transformateurs branchés respectivement à la sortie des oscillateurs 44 et 45, et servant à la commande de deux transistors 53 et 56. Une extrémité du secondaire de 46 est connectée à la base du transistor 53, 1 autre extrémité du secondaire étant branchée au point commun à un pont de deux résistances 48 et 49 branché entre la sortie 42 et le potentiel négatif de l'alimentation ; le collecteur du transistor 53 est connecté à la sortie 42 par une résistance 52, l'émetteur étant connecté au potentiel négatif de l'alimentation par une résistance 54.Une extrémité du secondaire de 47 est connectée à la base du transistor 56, l'autre extrémité du secondaire étant branchée au point commun à un pont de deux résistances 50 et51 branché entre la sortie 43 et le potentiel négatif de l'alimentation ; le collecteur du transistor 56 est connecté à la sortie 43 par une résistance 55, ltémetteur étant connecté au potentiel négatif de l'alimentatioa par une résistance 57. Le collecteur du transistor 53 est connecté par un condensateur 58 à une entrée 60 d'un préamplificateur 61, le collecteur du transistor 56 étant connecté par un condensateur 59 à cette même entrée 60; la sortie du préamplificateur 61 est connectée à l'entrée d'un amplificateur de puissance 62 ; l'amplificateur 62 débite dans deux circuits accordés 63, 64, en série, le circuit 63 étant accordé sur la fréquence F1, et le circuit 64 étant accordé aur la fréquence F'l ; une inductance 65 couplée avec le circuit 63 est connectée en série avec une inductance 66 couplée avec le circuit 64 ; les deux extrémités libres de 65 et 66 sont connectées au primaire d'un transformateur 68 dont le secondaire est connecté aux deux rails 69 et 70 d'une voie ferrée. Les oscillateurs 44 et 45 fonctionnent en permanence ; les sorties 42 et 43 de l'élément bistable 11 commandent à tour de rôle les transistors 53 et 56 dont les sorties sont regroupées à l'entrée 60 du préamplificateur 61. Les oscillateurs 44 et 45 délivrent donc des signaux de fréquence Fl et F'l pendant les instants ou les transistors 53 et 56 sont débloqués ; à l'entrée 60 on a donc un signal qui est la somme des signaux délivrés par les oscillateurs 44 et 45 et représentés figures la et lb ; le circuit de sortie de l'amplificateur de puissance 62 est accordé sur les deux fréquences F1 et F'l afin de permettre le rebouclage des émetteurs des tronçons de voie encadrants. Ce schéma de réalisation n' est qu'un exemple ; on peut également utiliser un seul oscillateur à décalage de fréquence commandé par une seule sortie de I'élément bistable pour modifier l'accord de l'oscillateur de façon à obtenir les deux fréquences FI et F'l. La figure 4 représente un exemple de récepteur à bord d'une locomotive ; un récepteur se compose essentiellement d'une partie mise en forme des signaux et d'une partie traitement des signaux. La partie mise en forme des signaux comprend un capteur 23 couplé magnétiquement avec l'un des rails 20 d'une voie dont l'autre rail est repéré par 21 ; 22 désigne un essieu d'une locomotive les signaux tels que IFI et 1F11 captés par 23 sont envoyés sur un filtre d'aiguillage 24 relié à la sortie du capteur 23 ; ce filtre d'aiguillage consiste par exemple en un certain nombre de circuits accordés sur chacune des fréquences FI, F'l, F2, F'2 ...Fp, F'p des émetteurs; chacun de ces circuits accordés est connecté à un ensemble amplificateur démodulateur 25; les signaux de fréquence Fi, F'l sont amplifiés et modulés respectivement par les amplificateurs déodulateurs 26 t 27; la partie de traitement comprend un décodeur 30 des signaux de fréquence F est connecte à chacun des amplificateurs deodula- teurs de fréquence Fi, F2 ... Fp par une connexion 28; un décodeur 32 des signaux de fréquence F' est connecté à chacun des amplificateurs démodulateurs F'1, F'2 ... F'p par une connexion 29; une base de temps étalon 31 est distribuée aux deux décodeurs 30, 32 sous forme de signaux sl, s2 ...Sn correspondant à chacun des n signaux d'information transmis par chacun des émetteurs. Chaque décodeur 30, 32 a n sorties, le décodeur 30 étant relié à une mémoire 33 par ses n sorties, le décodeur 32 étant relié à une mémoire 35 par ses n sorties; la mémoire 33 a n sorties xt, xi ... xn reliées respectivement à n portes "Ou" P1 .., Pi ..... ; la mémoire 35 a n sortie reliées respectivement aux portes "OU" P1 ... Pi ... Pn de sorties respectives 01, .. Oi ... On; un organe de remise à zéro 34 reçoit des signaux de la base de temps 31 et comman- de la remise à zéro des mémoires 33 et 35. Le fonctionneptent du récepteur est le suivant, en supposant que l'on capte une information caractérisée par les fréquences Fi et F't d'ampli- tudes I F1, I F'1 correspondant à des signaux d'inforeation il.Les signaux d'amplitude I F1 et IF'} sont captés par 23 et aiguillés, par le filtre d'aiguillage 24 vers les amplificateurs démodulateurs 26 et 27; le signal de fréquence Fi sortant de 26 est appliqué'au décodeur 30, le signal de fréquence F'1 étant appliqué au décodeur 32; la base de temps étalon 31 étant sgnobroni- sé par le signal (I Fl, I F'l ) reçu délivre aux décodeurs 30 et 32 un signal par ses sorties si et les décodeurs délivrent respectivement aux memoires 33 et 35 des signaux correspondants; lesdites mémoires délivrent des signaux par leurs sorties xl et yl; ces signaux sont appliqués à la porte "OU" Fl en sortie 01 de laquelle on recueille un signal qui est significatif du signal d'information il transmis par les émetteurs. Si le- signal d'information correspondait à in, c'est en sortie de la porte On que l'on aurait obtenu un aignal significatif. Les mémoires 33 et 35 conservent l'information reçue des décodeurs 30 et 32 pendant la durée d'exploration desdits décodeurs par la base de temps 31; lorsque la base de temps délivre à nouveau un signal en sortie sl par exemple on inscrit à nouveau 11 information sortante dans la mémoire 33 ou 35 préalablement remise à zéro, juste avant l'inscription; si la base de temps ne délivre pas de signal en sortie s@, les mémoires 33 et 35 sont remises à zéro et c'est un signal d'une autre sortie de la base de temps étalon qui permettra l'inscription d'une information correspondante dans les mémoires. La figure 5 représente une variante de la partie traitement de la figure 4 qui fait suite à I'ensemble ,amplificateur démodulateur 25. Dans cette figure 78 et 79 sont deux circuits de misse en forme connectés respectivement par les connexions 28 et 29 à l'ensemble amplificateur démodulateur 25; 80 est mélan geur dont les entrées sont connectées aux circuits 78 et 79, et la sortie à une entrée d'un circuit différentiateur 81 dont la sortie est connectée a une bascule monostable 82 et a une entrée d'une bascule d'arrêt d'émission 83; la bascule monostable 82 a une sortie connectée a une entrée d'une matrice de décodage 87, et une sortie connectée à une horloge 84; l'horloge 84 a une sortie connectée a un circuit de détection 90 et une sortie connecté a l'entrée d'un compteur 91 comportant en série une première décade 85 et une deuxième décade 86; les deux decadescomportent quatre bascules chacune, dont les sorties sont connectées à la matricede décodage 87; une entrée de chaque décade est également connectée à la bascule monostable-82 et à la bascule d'arrêt d'émission 83 par une connexion dite de remise à zéro et référencée RAZ; la matrice de décodage 87 est également connectée à la bascule 83 et comporte n sortie Z1 è Zn en nombre égal au nombre n de signaux dtipformation que peut transmettre un émetteur. Les sorties Zl a Zn sont connectées à des entrées correspondantes d'un ensemble amplificateur 88 comportant également n sorties; ces n sorties sont connectées à un organe de sortie 89 assurant l'afficahge individuel des n signaux. Cet organe de sortie reçoit également les signaux d'horloge 84 après détection par le détecteur 90, ainsi 'que des signaux de la bascule 83. La figure 6 donne l'allure des signaux en chacun des points a, b, c, d, e, f, g, h, j, de la figure 5. Le fonctionnement du dispositif de la figure 5 est le suivant : les signaux acheminés par 28 et 29 sont mis en forme par les circuits 78 et 79 et mélangés dans le mélangeur 80; le signal résultant est appliqué au circuit différentiateur 81 dont le signal de sortie, représenté figure 6a, est supposé avoir la duré D; ce signal commande la bascule monostable 82 dont la durée de temporisation est inférieure è la durée de l'information la plus courte transmise par le circuit de voie; le signal de sortie de la bascule monostable 82 représenté figure 6b, commande l'horloge 84 dont le signal de sortie est représenté figure 6d; ce signal commande un compteur binaire composé des décades 85 et 86 permettant d'afficher un nombre k compris entre 0 et n; ce nombre étant affiché sur la matrice de décodage 87 permet d'aiguiller le signal provenant de la bascule 82 sur la sortie Zk correspondante; le signal de sortie est représenté figure 6f; il est amplifié par l'amplificateur 88 et affiché par l'organe de sortie 89; le signal d'affichage est représenté figure 6j.Lorsque le signal d'information de durée D, figure 6a, n'existe plus, et n'est pas encore remplacé par un autre signal d'information, la matrice de décodage envoie un certain temps après réception du dernier nombre affiché par le compteur 91, une impulsion a la bascule d'arrêt d'émission 83; ce signal représenté figure 6g provoque le fonctionnement de ladite bascule 83 qui assure par un signal de sortie représenté figure 6h l'arrêt de l'horloge 84 jusqu a la reprise de l'émission et la temporisation du signal de sortie de l'organe 89 qui reste affiché pendant un certain temps A après la fin du signal d'information; le signal de sortie de l'organe 89 est représenté figure 6j. Le circuit de détection 90 reçoit le signal de l'horloge 84 et après détection délivre un signal, représenté figure 6e, a l'organe de sortie 89. La bascule monostable 82 et la bascule d'arrêt d'émission 83 reliées par la connexion RAZ au compteur 91, en assurent la remise a zéro, par un signal représenté figure 6c. On a décrit un récepteur et un émetteur de manière a bien préciser l'invention; celle-ci n' est cependant nullement limitée à ces exemples décrits et représentés; d'autres moyens peuvent être utilisés et on pourra, sans sortir du cadre de l'invention modifier certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1/ - Procédé de signalisation ferroviaire, compatible avec l'utilisation et le fonctionnement des circuits de voie, caractérisé par le fait qu'unie information est transmise par deux signaux alternatifs de fréquences porteuses distinctes, modulés par tout ou rien selon une cadence donnée, et que les deux signaux sont imbriqués, un signal étant transmis lorsque l'autre est nul. 21 - Procédé de signalisation selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la cadence, ou cycle, selon laquelle on module les deux signaux alternatifs est différente pour chaque information à transmettre. 3/ - Ensemble de signalisation ferroviaire mettant en oeuvre le procédé défini par les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comprend deux parties, un émetteur et un récepteur, l'émetteur étant au sol et émettant dans un circuit de voie, le récepteur étant à bord d'un véhicule automoteur. 4/ - émetteur selon la revendication 3 caractérise par le fait qu'il comprend un organe codeur recevant les informations, un organe générateur de fréquences, et un amplificateur, l'organe codeur comprenant un oscillateur à relaxation et un eléent bistable à deux sorties là fréquence de l'oscillateur étant détermi- née par l'information à transmettre. 5/ - Emetteur selon la revendicationW4 caractérisé par le fait que l'organe générateur de fréquences comporte deux oscillateurs d'ondes sinusordales et deux portes électronique de modulation des signaux sinusoidaux le signal délivré par un oscillateur etant appliqué audit amplificateur, chaque porte étant connectée à une sortie de ladite bascule bistable qui en commande l'ouverture. 6/ - Ensemble de signalisation ferroviaire selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la voie ferrée est divisée, du point de vue signalisation en éléments de longueur variable ou non, euxmemes divisés en plusieurs tronçon, chaque tronçon ayant un émetteur, les émetteurs d'un élément ayant tous des couples de fréquences différents. 7/ - Récepteur selon la revendication 3 caractérisé par le fait qutil comprend un capteur de signaux, un organe de filtrage, un ensemble amplificateur démodulateur, un ensemble de décodage et des organes d'affichage de l'infonmation. 8/ - Récepteur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'organe. de filtrage comporte autant de filtres d'aiguillage qu'il y a de fréquences pour l'ensemble des émetteurs d'un élément de voie ferrée, chaque filtre étant composé d'une inductance en parallèle sur un condensateur et formant un circuit accordé sur une desdites fréquence. 9/ - Récepteur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'ensemble amplificateur démodulateur comporte un amplificateur démodulateur par fréquence susceptible d'être reçue. 10/ - Récepteur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'ensemble de décodage comporte deux décodeurs pilotés par une base de temps étalon délivrant cycliquement des signaux de modulation caractéristiques des différents tes informations, chaque décodeur recevant une des fréquences d'un couple de fréquences. 11/ - Récepteur selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les organes d'affichage son constitués par des portes logiques "OU" en nombre égal au nombre de couples de fréquences reçus, chaque porte logique comportant au moins deux entrées dont chacune est alimentée par un desdits décodeurs de l'ensemble de décodage.