Brevet FR2151094A1 — publié le 19730413

Dans des installations modernes de composition de trains ferroviaires, il est nécessaire de régler, au moyen de freins de voie, la vitesse de wagons qui dévalent d'une bosse de triage. Pour ce faire, il est nécessaire de mesurer la vitesse des wagons pendant leur freinage afin que celui-ci puisse être interrompu quand la vitesse a diminué jusqu'à une valeur déterminée. Les dispositifs de mesure connus peuvent être rangés dans deux classes, à savoir: 1) ceux qui travaillent suivant le principe radar à effet "Doppler" et 2) ceux qui comprennent des générateurs d'impulsions tels que des picups magnétiques, des cellules photoélectriques, des contacts mécaniques, etc., disposés à des intervalles réguliers le long de la section de mesure. Les dispositifs de la première classe ont l'inconvénient que la propagation du rayon radar le long du sol peut facilement être perturbée par des matières solides telles que du feuillage, du papier ou aussi par la neige. Ils ont aussi l'inconvénient que le signal de mesure peut être faussé par réflexion multiple du rayon radar. Les dispositifs du deuxième genre exigent l'aménagement de nombreux générateurs d'impulsions le long de la section de mesure, avec de nombreuses connexions qui rendent le dispositif coûteux et sensible aux dérangements. La présente invention base sur l'application d'un autre principe électrotechnique bien connu, à savoir celui selon lequel une tension électrique est induite dans des bobines qui se trouvent dans un champ magnétique variant dans le temps, cette tension étant proportionnelle à la surface de la bobine, au nombre des spires et à la vitesse de variation du champ magnétique. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients susmentionnés des dispositifs connus; elle doit en outre permettre d'obtenir un signal de mesure seulement si un wagon se trouve effectivement dans un champ de mesure prédéterminé, qui peut, p.ex., être identique au champ de freinage, but qu'il n'est pas possible d'atteindre avec les dispositifs à base de radar. L'invention a pour objet un dispositif pour la mesure du chemin parcouru ou de la vitesse de parcours d'un wagon à roues ferromagnétiques se déplaçant sur des rails, dans lequel un champ magnétique est conduit vers au moins un des rails par les roues qui se déplacent sur lui, ce dispositif étant caractérisé en ce que des ouvertures horizontales et transversales sont ménagées dans au moins l'un des rails à des intervalles réguliers qui sont plus petits que le rayon des roues, que des conducteurs sont placés en partie dans ces ouvertures et connectés les uns aux autres de façon telle qu'ils forment au moins un enroulement de mesure comprenant un nombre égal de bobines à sens d'enroulement négatif et de bobines à sens d'enroulement positif, enroulement dans lequel une tension alternative est induite lors du passage d'un roue, tension dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse d'avancement de la roue. Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, des formes d'exécution de l'invention. Dans ce dessin: la fig. 1 est une coupe transversale d'une voie ferrée; on y a aussi représenté un axe de wagon, les fig. 2 et 4 sont des plans du dispositif dans lequel on a surtout illustré les emplacements des bobines et les connexions électriques, et la fig. 3 est une vue en plan illustrant l'aménagement des bobines pour un générateur d'impulsions. Dans au moins l'un des deux rails 1 qui font partie d'une section de mesure d'une voie ferrée on a aménagé en dessous de la surface de roulement 2 des ouvertures 4 horizontales et transversales dans des intervalles réguliers 3 qui sont plus petits que le rayon de la roue 9. Dans ces ouvertures 4 on a disposé des conducteurs électriques 5 dans une disposition et connexion telles qu'ils constituent un enroulement de mesure selon la fig. 2, enroulement qui comprend un certain nombre de bobines 7 à sens d'enroulement positif et un même nombre de bobines à sens d'enroulement négatif. Lors du passage d'une roue 9 sur le rail, unetension électrique alternante est induite dans ces bobines et cette tension peut être prise aux extrémités 8 du conducteur; sa fréquence est proportionnelle à la vitesse de déplacement du véhicule équipé de la roue 9. Le champ magnétique qui est nécessaire pour l'induction de la tension est produit par un courant 12 coulant dans un conducteur 11 générateur de champ magnétique, conducteur qui est posé parallèlement au rail immédiatement à côté de lui. La disposition d'un enroulement de mesure selon la fig. 2 avec un nombre égal de bobines 7 à sens d'enroulement positif et négatif, respectivement, a en outre l'avantage que le courant 12 producteur du champ magnétique 10 ne doit pas nécessairement être un courant continu à amplitude constante ou presque constante, étant donné que les perturbations de tension dans les bobines 7 à sens d'enroulement positif compensent celles dans les bobines à sens d'enroulement négatif. Sur les deux côtés du rail 1, on a prévu une rainure longitudinale 14, dans laquelle est posé un conducteur monofil ou un câble électrique 5 à plusieurs fils. Chacun de ces conducteurs ou câbles est protégé contre des influences mécaniques extérieures par des plaques de recouvrement 16 et par une partie mécanique 17 d'un frein de voie. L'utilisation d'un câble simple à plusieurs fils au lieu d'un conducteur à un seul fil permet d'obtenir des bobines 7 à plusieurs enroulements, par une simple connexion de certains fils du câble qui est à effectuer à un seul endroit. Si les bobines 7 ont toutes la même grandeur et si elles sont disposées à un espacement régulier et plus petit que le rayon de la roue 9, l'ensemble de ces bobines formera ce que nous voudrons nommer un enroulement de mesure aux extrémités duquel il y aura une tension électrique de forme plus ou moins sinusoidale dont la fréquence est égale à la vitesse de déplacement du wagon équipé de la roue. Par des méthodes connues on peut évaluer le chemin parcouru par la roue, et aussi sa vitesse, en comptant les passages à zéro de cette tension alternative. Des précautions particulières doivent être prises pour les longues sections de mesure s'il se présente la possibilité que plusieurs axes ou roues se trouvent dans la section de mesure, car il est clair que dans un pareil cas chaque roue d'un même wagon ou d'un groupe de wagon induira dans l'enroulement de mesure une tension alternative.Toute ces tensions se superposeront selon ltequation U = UOsinut + UOlsin (ut+a\) + U02sin(t+?2) + d'out il résulte une tension alternative résultant Ur = U 'sin (t+1), ces tensions ayant la même fréquence à condition que les décalages de base qui dépendent des espacements entre les roues disposées les unes derrière les autres et que les amplitudes de tension UO dépendant des masses des roues et des matériaux dont sont faites les roues ne soit pas justement si grandes que les tensions élémentaires de signal se compensent et qu'il y ait donc disparition de tout signal d'information. I1 peut etre rendu compte de telles possibilités comme suit: Si on prévoit plusieurs enroulements de mesure à espacement de bobines différant d'un enroulement à l'autre et si l'on évalue séparément les tensions de signal fournies par ces enroulements, on peut obtenir qu'il n'y ait pas une compensation complète des tensions élémentaires de signal dûes à une roue dans tous les enroulements de mesure. En outre, il existe la possibilité de subdiviser par des contacts un enroulement de mesure en plusieurs sections dont la longueur est choisie de façon telle que la présence de plus d'une roue dans une telle section soit exclue. Au moyen d'une connexion particulière du circuit d'évaluation, on pourra obtenir qu'en dépendance de la position de par exemple la première roue dans la section de mesure, les sections d'enroulement qui se trouvent derrière cette roue soient court-circuitées par des contacts de façon que, à chaque moment, seulement un signal de mesure d'une seule roue entre en apparition aux extrémités de l'enroulement de mesure. I1 y a aussi lieu de tenir compte du fait que lors de l'entrée d'une roue dans la section de mesure et aussi lors de la sortie d'une roue de la section de mesure il sera induit une tension de mesure dont la fréquence n'est plus exactement proportion nelle à la vitesse d'avancement du wagon équipé de cette roue, étant donné que, dans ces conditions, seulement une partie de la roue aura une influence inductive sur l'enroulement de mesure. Par l'aménagement des bobines particulières, dites bobines de compensation, au commencement et à la fin de la section de mesure, la longueur de la section de mesure qui produira une tension proportionnelle à la vitesse de déplacement de la roue pourra être agran die.Par des aménagements particuliers, p.ex. par des générateurs d'impulsions disposés au début et à la fin de la section de mesure, on pourra obtenir que -l'évaluation de la tension de mesure se fasse seulement lorsque la roue se trouve dans le champ de l'enroule- ment de mesure pour lequel la tension de mesure est exactement proportionnelle à la vitesse de la roue. Une autre raison pour l'aménagement des dispositifs particuliers est celle qu'il y a lieu de prendre en considération des sauts de phase qui pourraient être dus à la superposition de tensions du signal provenant d'une part, de roues qui entrent dans le champ de l'enroulement de mesure et, d'autre part, de roues qui sortent de ce champ; de tels sauts de phase pourraient fausser l'évaluation qui donnerait alors une indication trop grande ou trop petite du chemin parcouru ou de la vitesse. I1 est donc adéquat que lors de l'entrée d'une roue dans la section de mesure ou lors de sa sortie de cette section de mesure, l'évaluation du signal de mesure soit supprimée sur toute une période de tension alternative, mais que ce signal supprimé soit passagèrement enregistré. Ces agencements particuliers seront maintenant décrits en regard du dessin. Au début et à la fin de l'enroulement de mesure selon la fig. 2, est prévue une bobine de compensation 21 qui sert à l'ex- tension du champ de l'enroulement de mesure dans lequel il y a proportionnalité entre la tension de mesure et la vitesse de déplacement de la roue. Une telle bobine de compensation 21 aura un plus petit produit du nombre de spires x surface de bobine que les bobines de mesure 7. Si des bobines de mesure sont utilisées comme bobines de compensation, l'espacement 6 entre cette bobine de compensation 21 et la plus proche des bobines 7 de mesure est à diminuer. Les générateurs d'impulsions à prévoir au commencement et à la fin de l'enroulement de mesure pour limiter le champ dans lequel la tension est proportionnelle à la vitesse, sont représentés à la fig. 3 et agencés comme suit: Dans au. moins trois ouvertures 4 telles qu'elles sont pré- vues pour l'enroulement de mesure selon les fig. 2 et 4, des conducteurs électriques 15 sont posés et connectés de façon telle les uns aux autres qu'ils constituent au moins deux bobines 25 branchées en série et à sens d'enroulement positif et négatif, respec., l'étendue totale de ces deux bobines étant plus petite que le diamètre 19 de la roue.La variation du flux magnétique qui, lors du passage de la roue 9 se produit dans les bobines, produit une impulsion de tension dépendant du sens de déplacement, impulsion qui peut être prise aux extrémités 23 de l'enroulement; la forme de l'impulsion de tension pourra être influencée par des bobines de compensation supplémentaires 24 dont le produit surface de bobine x nombre d'enroulements est plus petit que pour les autres bobines de mesure 25 et/ou dont l'espacement par rapport aux bobines voisines 25 est plus petit que l'espacement entre ces bobines 25. La fig. 4 illustre une autre disposition d'un enroulement de mesure que la fig. 2; cette forme de réalisation a l'avantage d'exclure une superposition des signaux de mesure élémentaires dus à chaque roue. A des intervalles constants 30, qui sont plus petits que le plus petit espacement 31 entre axes successifs et qui comprennent chacun un nombre égal de bobines 7 à sens d'enroulement positif et à sens d'enroulement négatif, il y a chaque fois deux fils de connexion 32 vers des contacts 34 pour un circuit d'évaluation particulier 33, les dits contacts étant commandés de façon telle en dépendance de la position de la première roue qui se trouve dans la section de mesure que lors du passage de la roue sur la n-ième connexion 35, le n-ième contact soit fermé et que ce même contact sot seulement de nouveau ouvert quand lors du passage de la roue sur la (n+l)-ième connexion le (n+l)-ième contact est fermé. La commande des contacts peut être effectuée par des générateurs d'impulsions locaux ou par un compteur d'impulsions de chemin Par cette disposition, on obtient qu'aux extrémités 20 de l'enroulement de mesure selon la fig. 14, seulement la tension induite par la première roue 9 se trouvant dans la section de mesure entre en apparition; dès que cette roue quitte la section de mesure, le dernier contact sera ouvert et il apparaitra tout de suite aux extrémités 20 des enroulements de mesure la tension de signal due à la prochaine roue. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la mesure du chemin parcouru ou de la vitesse de parcours d'un wagon à roues ferromagnétiques se déplaçant sur des rails, dans lequel un champ magnétique est conduit vers au moins un des rails par les roues qui se déplacent sur lui, caractérisé en ce que des ouvertures horizontales et transversales (4), sont ménagées dans au moins l'un des rails (1) à des intervalles réguliers qui sont plus petits que le rayon des roues (9), que des conducteurs (5) sont placés en partie dans ces ouvertures et connectés les uns aux autres de façon telle qu'ils forment au moins un enroulement de mesure comprenant un nombre égal de bobines (7) à sens d'enroulement négatif et de bobines (7) à sens d'enroulement positif, enroulement dans lequel une tension alternative est induite lors du passage d'une roue (9), tension dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse d'avancement de la roue 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conduits (5) en partie disposés dans les ouvertures (4) sont constitués par des câbles à plusieurs fils, ces derniers état connectés en série de façon telle que plusieurs enroulements de ms sure selon la fig. 2, chacun avec un nombre égal de bobines à sens d'enroulement positif,de bobines à sens d'enroulement négatif, soient présents. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs enroulements de mesure sont prévus, ceux-ci ayant des espacements (3) entre bobines qui diffèrent d'un enroulement à l'autre. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les conducteurs électriques (5) sont disposés en partie dans des rainures longitudinales (14) aménagées dans les deux faces latérales du rail, et sont protégés vers l'extérieur par des recouvrements (16, 17). 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour détecter l'entrée de roues dans la section de mesure et leur sortie de cette section de mesure, des conducteurs électriques supplémentaires (15) sont posés respectivement dans au moins trois ouvertures (4) se trouvant à l'entrée et dans au moins trois ouvertures se trouvant à la sortie de la section de mesure, et sont connectés de façon telle qu'ils constituent chacun un enroulement de mesure selon la fig. 3 comprenant un nombre égal de bobines (25) à sens d'enroulement positif et de bobines à sens d'enroulement négatif, chacun de ces enroulements couvrant une étendue plus courte que le diamètre d'une roue et des moyens étant reliés aux extrémités (23) de chaque tel enroulement pour obtenir une impulsion de tension dépendant du sens de déplacement des roues. 6. Dispositif selon les revendications 1 et 5, caractérisé en ce que pour des enroulements de mesure comprenant 2 (2+n) bobines, le produit surface de bobine x nombre d'enroulements de la première bobine (21) et de la derniere bobine (24) resp., est plus petit que pour les bobines restantes (7 et 25, resp.) et/ou pour la première et la dernière bobine (21 et 24, resp.), ltespa- cement (6) de cette bobine vers la bobine voisine (T ou 25) est plus petit que l'espacement(3) entre les autres bobines. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un seul enroulement de mesure selon la fig. 4 est prévu, enroulement sur lequel sont connectés, à chacune de plusieurs places entre des espacements (30) qui ont une même longueur, plus petite que le plus petit espacement (31) entre les roues, et qui comprennent chacun un nombre pair de bobines à sens d'enroulement positif et de bobines à sens d'enroulement négatif, deux fils de connexion (32) menant à des contacts appartenant à un circuit d'évaluation particulier (33), ces contacts étant fermés et de nouveau ouverts en dépendance de la position d'une roue, de sorte qu'aux deux extrémités (20) de l'enroulement de mesure seulement la tension induite par p. ex. la première de plusieurs roues se trouvant dans la section de mesure entre en apparition.