Brevet FR2242686A1 — publié le 19750328

L'imention erncerne un dispesitif de conpensatiel des différences, qui ne sont pas dues au gliesement, des mesures de vitesse des différents dssieux d'un véhicuie, en particulier d'un engin moteur sur rails, ces mesures constituant les grandeurs d'entrée d'un détecteur de glissement par différence à au moins deux canaux de mesure de la vitesse. L'applneation des détecteurs de gl@esement par différence aux engins moteurs électriques sur dails est bien connue. Ces détecteurs ont pour mission de constater très rapidemeat @ glissement qui se produit entre les roues dan essieu moteur et les raile de maniera que l'affaibltssement de la force de commande puisse empêcher à temps l'emballement du jeu des roues qui apparaît lors du dépassement d'une valeur très faible de glissement.Ce détecteur forme dans ce but par exemple non seulement la différence entre les vitesses de deux essieux, mais de plus le quotient différentiel par rapport au temps des vitesses des essieux ainsi qu'un signal combiné de contrôle produit par addition des signaux de différence et des signaux différentiels dans le temps et, en cas de dépassement d'un seuil prédéterminé, ce signal de contrôle représente une indication très fiable et sensible du stade initial de l'emballement.Le mode de fonctionnement d'un détecteur de glissement par différence de ce type repose sur le fait que, d'une part. lorsqu'au- cune des roues des deux essieux ne glisse, les signaux de vitesse et les mesures analogiques correspondantes coincident, tandis que, d'autre part, le glissement des différents jeux des roues n'apparaît pratiquement jamais simultanément et donc qu'il se produi une différence de vitesse entre les essieux an moins au stade initial qui est essentiel pour les contre-mesures à prendre. l'utilisation de la vitesse de variation des vitesse accroît de plus la sensibilité de la détection du glissement. Toutefois les mesures de vitesse des différents essieux ne sont pas égales lorsque les vitesses linéaires sont égales et en i'absence de glissement lorsque les tachymètres ne sont pas équilibrés en fonction des différences des diamètres des roues qui existent pratiquement toujours dans les limites de certaines tolérances dtun essiea à l'autre et que 1 usure peut aussi produire par ailleurs en service.Cet équi- librage en marche sans glissement doit mon seulement être exécuté à la fin du montage et lors da renouvellement des jeux des roues, naie doit aussi autre répété à certains intervalles de temps en cours Ge service Ses disposItifs classiques sont équipés d'appareils de réglage, en général de potentiomètres placés dans les circuits électriques des signaux émis par les tachymètres et doivent être mis à l'état d'équilibrage neee.ssaire pendant des courses spéciales d'essai et à la suite d1un grand nombre de mesures et de réglages manuels.Il est indispensable de procéder à ces réglages-pour permettre une détec tio-a sensible du glissement, car une différence des signaux de vitesse des différents essieux alors que le véhicule marche encore sans glissement, c'est-a-dire au stade initial d'un glissement éventuel, doit rester impérativement sous le seuil de réponse des contre-mesures devant entre déclenchées par la détection du glissement et donc limite la sensibilité du dispositif. Ce facteur est d'autant plus essentiel que l'efficacité de la lutte contre l'emballement des jeux des roues dépend d'une détection tres zapide, c'est-à-dirs de l'observation de glisse- ments ayant des valeurs encore relativement faibles.Par ailleurs, non seulement les heures de travail d'un personnel très qualifié nécessaire à effectuer en général les réglages sont coûteuses, mais de plus les courses nécessaires d'essai -en général dans des zones du réseau dans lesquelles le trafic est très dense- sont difficiles à intercaler dans les horaires. L'invention a donc pour objet vn dispositif de compensation des mesures de vitesse en marche sans glissement,qui fonctionne automatiquement en service normal et donc qui élimine la nécessité de dépenser du temps et d'effectuer des courses particulières d'essai pour son équilibrage.Selon une particularité essentielle du dispositif du type mentionné selon l'invention, il comprend une boucle de régulation dont la grandeur réglée est la différence des grandeurs de sortie de deux cana.ux de mesure de la vitesse et qui comporte un formateur de différence connecté en conséquence à ces canaux et destiné à en déterminer la valeur réelle et cette boucle de régulation comprend au moins un comparateur d'un seuil et de la valeur réelle ainsi qu'un organe de réglage commandé par la sortie de ce dernier et par au moins un canal de mesure auquel il est relié et dans lequel il produit une multiplication, la grandeur de réglage de cet organe étant un facteur de correction de la vitesse, ladite boucle de régulation pouvant être déconnectée par un dispositif de commutation et étant capable de mémoriser sa grandeur de réglage lorsqu'elle est déconnectée et ledit dispositif de commutation pouvant passer automatiquement de 11 état de déconnexion à l'état de branchement de la boucle de régula- tion en fonction d'un régime prescrit de fonctionnement du véhicule dans lequel ce dernier a une faible tendance au glissement. Ce dispositif de compensation détecte automatiquement tout régime de servie à faible tendance au glissement en marche normale, par exemple tout état de marche apparaissant brièvement sans force motrice, mais aussi sans force de freinage, c'est-à-dire toute marche à vide à vitesse finie-, pour exécuter un processus d'équilibrage. Chacun de ces équilibrages aboutit à l'établissement d'un facteur de correction qui ramène sous un seuil prédéterminé la différence des - signaux de vitesse des essieux correspondants qui n t est pas due à un glissement, mais par exemple à une différence du diamètre des roues.Le dimensionnement convenablement faible de ce seuil a pour conséquence que ce facteur de correction, qui reste ensuite mémorisé lorsque la boucle de- régulation est déconnectée et donc qui reste efficace pour l'organe de réglage, abaisse la différence des signaux de vitesse suffisamment pour l'état initial de la détection de glissement meme dans une plage correspondante des -vitesses de marche qui est supérieure à celle existant lors de l'équi- librage. L'équilibrage réalisé dans le cas particulier en marche à vide, au cours de laquelle la tendance au glissement est abac- lument inexistante, donne la meilleure garantie possible d'établisse- ment dtun état initial correct et donc d'un maximum de sensibilité de la détection du glissement Selon un mode de mise en oeuvre particulièrement avantageux de l'invention, le dispositif de commutation destiné à déconnecter et à brancher la boucle de régulation est soumis à une commande qui est enclenchée par les régimes prédéterminés au cours desquels il n'existe aucune force de commande ni de freinage et l'état enclenché de cette commande correspond à l'étant du -dispositif de commutation dans lequel la boucle de régulation est branchée. Il est par ailleurs possible de procéder au branchement de la boucle de régulation à chaque dépassement vers le bas d'un seuil prescrit du courant du moteur dans les engins électriques. Ainsi, à condition que e seuil du courant du moteur, qui représente le seuil de réponse pour le branchement de la - boucle de régulation, soit conve noblement dimensionné, il est en général suffisamment certain en pratique que les roues ne glissent pas lors de l'équilibrage, mais par contre la fréquence des régisses auxquels l'équilibrage est enclenché est considérablement accrue. Jonc, une combinaison des deux modes de réalisation mentionnés est particulièrement avantageuse, la commande comportant deux canaux en parallèles dont l'un est affecté à la commando en fonction de la force de freinage et de la force motrice et dont l'autre est affecté à la commande en fonction du courant du moteur. Les sorties des deux canaux de commande sont liées au dispositif de commutation par un circuit logique de réunion. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est un schéma d'un-dispositif d'équilibrage des signaux de vitesse d'un détecteur de glissement. Le dispositif comprend deux canaux I et II de mesure de vitesse dont chacun comporte un tachymètre la, 2a monté sur un essieu différent d'un engin moteur électrique et donnant la mesure de la vitesse en fréquence, ces tachymètres étant montés en série avec des convertisseurs de fréquence en amElitude lb et 2b. Les signaux analogiques de vitesse apparaissant aux sorties de ces convertisseurs portent les références V et V2. Le canal I comporte en aval du convertisseur lb un multiplicateur 3 commandé électriquement et constituant organe de réglage d'une boucle de régulation qui sera décrite plus bas.La grandeur de réglage que le multiplicateur 3 reçoit à une entrée 3a de com- mande est un facteur de correction X, de sorte qu'il apparaît à la sortie du multiplicateur un signal corrigé de vitesse V1 = X.V. Les deux signaux de vitesse V1 et V2 sont dirigés sur un détecteur de glissement à deux canaux dont chacun comprend un différentiateur 4, 5 ainsi qu'un additionneur 6, 8 monté en série avec un amplificateur 7, 9. 'les signaux de dérivés par rapport au temps g1 et g2 sont additionnés dans les opérateurs 6 et 8,avec détermination convenable du sigae,au signal de vitesse du canal correspondant dont est soustrait le signal de vitesse de l'autre canal, 'les signaux combinés obtenus sont #V1 = V1 - V2 + g1 ainsi que #V2 = V2 - V1 + g2, ces signaux étant dirigés sur un amplificateur différentiel 10 de formation d'un signal correspondant de comparaison, cet amplificateur étant monté en série avec un commutateur de seuil 11. 'la sortie de ce commutateur doerne directement un signal représentant un critère d'un glissement iiladr.sslble d'un essieu au stade initial de l'embalement. Les signaux mentionnés tiV et #V2 sont uti.li.sés par ailleurs pour la comparaison avec des signaux correspondants d'autres essieux. Le canal I comprend par ailleurs un commutateur 12 de seuil destiné à limiter la vitesse absolue. La différence tV des signaux de vitesse V1 et V2 représente la grandeur réglée du circuit de réglage qui assure la compensation des mesures. La valeur réelle de la grandeur réglée est détectée par un formateur 13 de différence connecté aux canaux I et II de mesure et dirigée par un amplificateur 14 en parallèle sur deux commutateurs 15 et 16 de seuil.Le commutateur 15 émet un signal logique affirmatif de sortie lors du dépassement vers le haut d'un seuil positif et le commutateur 16 émet un signal logique affirmatif de sortie lors du dépassement vers le bas d'un seuil négatif, de sorte qu'il existe dans la plage comprise entre ces seuils une zone neutre dans laquelle les deux commutateurs émettent un signal logique négatif de sortie. 'les combinaisons de signaux apparaissant aux sorties des deux commutateurs représentent donc directement le signal d'écart de réglage d'une boucle de régulation à trois points.Cette boucle de l'exemple particld.ier de réalisation est fermée par une mémoire numérique formée d'un compteur décompteur 20 monté entre d'une part les comparateurs de seuil et de valeur réelle formés par les commutateurs 15 et 16 et d'autre part le multiplicateur 3 qui constitue l'organe de réglage. Un dispositif de commutation monté en amont du compteur est formé de deux portes ET 18 et 49 dont les sorties sont affectées à une entrée de comptage et à une entrée de déccmptage du compteur 20. Chacune de ces portes comprend trois entrées dont l'une est connectée à la sortie de l'un des commutateurs 15 et 16.Une autre entrée de chacune des portes 18 et 19 est conneetée à un générateur 17 de signaux de comptage et la troi sieme entrée, à la sortie d'une porte OU 22. 'lorsque la porte OU 22 émet un signal positif la boucle de régulation en trois points est virtuellement fermée, de sorte que le compteur compte lors d'un dépassement positif du eeuiî vers le haut et décompte lors d'un dépassement négatif du seuil vers le bas, mais demeure au niveau précédemment atteint de comptage lorsçu'il est dans la zone neutre. Le facteur de correction K du multiplicateur 3 constituant l'organe de réglage est établi en conséquence par l'intermédiaire d'un convertisseur numérique - ana legique 21. Le compteur 20 roprésente la mémoire de la boucle de régulation en c de décorntklon par un aignal de aégation ue la porte OU 22 et, par ailleurs, lorsque la boucle est connactée, ce compteur confère à cette dernière un caroctère intégrateur en verta duquel la grandeur réglée ces est ramenés dans la zone neutre indépendamment de la grandeur de 1 différence entre V et V2 Pans l'exemple particulier, le compteur 20 est alimenté par la tension continue d'une batterie par l'intermédinire d'un vibrateur 27 et d'un redresseur 28 avec interposition d'un transformateur de découplage. Le redresseur comporte de préférence un circuit de stabilisa Lion do la tension, de manière que le comptage demeure exactement à son niveau indépendamment des tensions du réseau, donc aussi lorsque le véhicule est mis temporairement hors service.Lors d'un branchement alors que la boucle n'est pas en équilibre, un générateur 30 d'impulsions connecté à une entrée Rs de remise à l'état initial du compteur met celui-ci à un niveau initial moyen de comptage de manière que dca plages égales de comptage et de décomptage soient disponibles pour l'quilibrage effectué par la suite. Comme mentionné précédemment, les portes ET 18 et 19 constituent non seulement des inverseurs entre les différentes plages de travail de la boucle de réglage à trois points, mais aussi des dispositifs de commutation assurant le branchement et la déconnexion de cette boucle. La porte 22 effectue cette commutation par réunion logique au moyen d'mande commande à deux canaux parallèles III et IV. Lorsque le véhicule marche en ne recevant aucune force de traction ni aucune force de freinage de la cabine de direction, le canal III est enclenché et transmet un signal par l'intermédiaire d'un relais 24 de temporisation à la porte 22 de telle manière que celle-ci émet un signal affirmatif de citie. Des signaux correspondants de commande ont dérivés de manière évidente et donc non représentée des com mutateurs de marche et de freinage et dirigés sur les entrées négatives logiques d'uns porte E;T 23.Lorsque le commutateur de marche est en position différente ds la position neutre, l'entrée Z de la porte 23 reçoit un sigpal pesitff et lorsque le commutaieur de freinage est en pesition différente de la pesitiou meutre, l'entrés B de cette porte 23 reçcit aussi un sigual pesitif, la connexion aux contacts correspondants des commatatemrs mentionnés pouvant ainsi être établie directement de manière particulièrement simple.Lorsque l'entrée de la porte ?3 est négativée, son signal de sortie est négatif dans les deux cas, de sorte que le dispositif de commutation comprenant les portes 18 et 19 maintient la boucle de régulation à l'état de déconnexion -indépendamment 4tune autre commande pouvant être exécutée par le canal IV-.A l'inverse, lorsque les entrées Z et B reçoivent tous deux un signal négatif, le canal III est enclenché et provoque le branchement de la boucle de rébu- lation avec la- temporisation mentionnée et donc avec un intervalle de temps de sécurité pendant lequel les roues des essieux concernés peuvent recommencer de manière fiable à rouler avec frottement à adhérence même éventuellement à la suite d'un certain glissement. Il en est de môme pour le canal IV qui est enclenché avec un certain retard provoqué par un relais 29 de temporisation lorsqutun seuil prescrit du courant du moteur est dépassé vers le bas et qui branche la boucle de régulation par l'intermédiaire de la porte 22 et du dispositif de commutation comprenant les portes 18 et 19. La détection du courant du moteur Imot est exécutée de manière aussi bien connue et done non représentée au moyen d'éléments classiques de circuit. Le réglage d'un commutateur 26 de seuil détermine le seuil de déclenchement de ce canal. Il va de soi que le circuit décrit et représenté peut subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. RETNDT CATI ONS 1. Dispositif de comp.sation des différences, qui ne sont pas dues au glisssement, des mesures de vitesse des différents essieux d'un véhicule, en particulier d'un engin moteur sur rails, ces masures constituant les grandeurs d'entrée d'un détecteur de glissement par différence à au moins deux canaux de mesure de la vitesse, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend une boucle de régulation dont la grandeur réglée (#V) est la différence des grandeurs de sortie (V1, V2) de deux canaux de mesure de la vitesse (I, II) et qui comporte un formateur de différences (13) connecté en conséquence à ces canaux (I, II) et destiné à en déterminer la valeur réelle et cette boucle de régulation comprend au moins un comparateur (15, 16) d'un seuil et de la valeur réelle ainsi qu'un organe de réglage (3) commandé par la sortie de ce dernier et par au moins un canal de mesure (I) auquel il est relié et dans lequel il produit une multiplication, la grandeur de réglage de cet organe étant un facteur da correction de la vitesse (K), ladite boucle de régulation pouvant entre déconnectée par un dispositif de commutation (18, 19) et étant capable de mémoriser sa grandeur de réglage (K) lorsqu'elle est déconnectée et ledit dispositif de commutation (18, 19) pouvant passer automatiquement de l'état de déconnexion à l'état de branchement de la boucle de régulation en fonction d'un régime prescrit de fonctionnement du véhicule dans lequel ce dernier a une faible tendance au glissement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un intégrateur (20) constituant une mémoire est monté dans la boucle de régulation entre le comparateur (15, 16) de seuil et de valeur réelle et l'organe de réglage (3). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'intégrateur est un compteur (20) dont la séquence des signaux de comptage est commandée par les signaux de sortie dudit comparateur (15, 16) de seuil et de valeur réelle. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un circuit portes (i8, 19) commandé par un générateur de signaux de comptage (17) et par les signaux de sortie du comparateur (15, 16)de seuil et de valeur réelle est monté en amont du compteur (20). 5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'un convertisseur numérique - analogique (21) et un multiplicateur (3) fonctionnant par voie analogique constituent l'or- gane de réglage monté en série sur le compteur (20). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendieations précédentes, caractérisé en ce qu'un dispositif de commande (23, 24) enclenché par des régimes prescrits dans lesquels aucune force de commande ni de freinage n'agit est affecté au dispositif de commutation (18, 19) destiné à déconnecter et à brancher la boucle de régulation, l'état d'enclenchement du dispositif de commande correspondant à l'état du dispositif de commutation (18, 19) dans lequel il connecte la boucle de régulation. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes destiné à des engins moteurs électriques, caractérisé en ce qutun dispositif de commande enclenché par le dépassement vers le bas d'un seuil prédéterminé du courant du moteur est affecté au dispositif de commutation (18, 19) destiné à déconnecter et à brancher la boucle de régulation, l'état d'enclenchement du dispositif de cor mande correspondant à l'état du dispositif de commutation dans lequel il branche la boucle de régulation. 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé par un dispositif combiné de commande (22, 23, 24, 26, 29) à deux canaux en parallèle (III, IV) dont ltun (III) est affecté à la commande en fonction de la force de freinage et de commande et l'autre (IV) à la commande en fonction du courant du moteur, les sorties des deux canaux de commande (III, IV) étant reliés au dispositif de comnu- tation (18, 19) en un circuit logique de réunion. 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par une boucle de régulation à trois points, à seuil positif et à seuil négatif de la grandeur réglée (#V) et à zone neutre comprise entre ces seuils et à l'intérieur de laquelle la grandeur de réglage (K) de l'organe de réglage (3) demeure constante. 10. Dispositif selon la revendication 4 prise ensemble avec l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le circuit portes (18, 19) est constitué en dispositif de commutation destiné à déconnecter et à brancher la boucle de régulation et comporte des sorties auxiliaires correspondantes de commande.