Brevet FR2288657A1 — publié le 19760521

La présente invention concerne un dispositif de surveillance des conducteurs pour des freins électropneumatiques, notamment de véhicules sur rails à conducteurs électriques de freinage et de desserrage ainsi que des conducteurs de retour de freinage et de desserrage, du type comportant un appareil de contrôle monté sur le train et constitué par des dispositifs émetteurs et récepteurs montés sur la locomotive ainsi qu'un élément terminal des conducteurs, prévu en queue du train. On connatt déåà des systèmes de surveillance desconducteurs du genre susmentionné, dans lesquels un conducteur supplémentaire de surveillance est relié galvaniquement aux conducteurs de contre du freinage, et dans lesquels, pendant une opération de freinage, une partie du courant servant à exciter les électrovannes, est utilisée comme courant de mesure (voir demande de brevet publiée en République Fédérale d'Allemagne après examen sous le nO I 172 711). Un tel système de surveillance présente essentiellement l'inconvénient qui réside dans le fait qu'il faut prévoir, sur toute la longueur du train, un conducteur supplémentaire de surveillance, ce qui représente une dépense considérable. La présente invention a pour objet une installation ou un dispositif de surveillance des conducteurs permettant de surveiller et d'indiquer, avec des dépenses faibles (par exemple sans conducteur supplémentaire de surveillance), le bon fonctionnement d'un frein électropneumatique ci-après désigné par frein EP, ledit dispositif étant tel que meme pour des trains de longueurs différentes, on peut établir des différences entre l'état de bon fonctionnement et tous genres de défauts dans les conducteurs, tels qu'interruptions ou coupures et courts-circuits.A cet effet, le dispositif de surveillance selon l'invention, et qui est du genre rappelé en tête du présent mémoire, est essentiellement caractérisé par le fait que l'on prévoit dans l'appareil de contrôle monté sur le train, respectivement entre le conducteur de freinage et le conducteur de desserrage d'une part et les conducteurs de retour de freinage et de desserrage d'autre part, des récepteurs, et un émetteur entre les conducteurs de retour de desserrage et de freinage, et que l'on dispose, à titre d'éléments d'extrémité un condensateur respectivement entre le conducteur de freinage et de desserrage, entre le conducteur de retour de freinage et de desserrage et entre le conducteur de freinage et le conducteur de retour de desserrage. Grâce à cette réalisation, il est possible d'appliquer aux deux récepteurs, en fonction des états de commutation des conducteurs, des niveaux de tension différents et dont les valeurs permettent de déduire l'état de bon fonctionnement ou ltexistence d'un défaut. De plus, il est également possible d'établir une distinction entre les différents défauts possibles qui peuvent apparaître, tels que rupture de conducteur ou courtcircuit entre les différents conducteurs, ce qui facilite la recherche des défauts. Il est avant tout important de contrôler l'état de bon fonctionnement lors de l'attelage des différents wagons pour constituer le convoi, et avant le début du roulement de celui-ci, par des mesures simples telles aue la connexion d'un élément terminal pour les conducteurs.Dans le cas de véhicules à accouplement à tampon central, la connexion dudit élément terminal peut s'opérer automatiquement. Selon une forme de réalisation particulière de l'invention, les trois condensateurs constituant les éléments terminaux ont la même capacité. Cela permet de faire en sorte que les niveaux de tension qui apparaissent aux récepteurs sont très différents entre eux pour les différents défauts que peuvent présenter les conducteurs, par rapport aux niveaux de tension pour un autre défaut, en sorte que les différents défauts et l'état "frein EP en règle" peuvent être nettement différenciés entre eux, même pour des trains de grande longueur. Suivant une variante, il est prévu que le dispositif de surveillance des conducteurs peut être débranché pendant une opération de freinage afin d'éviter une fausse indication qui serait due au courant de freinage et de protéger, par ailleurs, le dispositif de surveillance contre une surtension qui peut apparaître lors d'un freinage. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé une forme de réalisation du dispositif de surveillance selon l'invention. La figure 1 représente un schéma de blocs du frein EP avec système de surveillance des conducteurs. La figure 2 représente le passage des signaux du dispositif de surveillance des conducteurs. Dans la figure i, on a représenté, à titre d'exemple, le schéma de blocs d'un frein EP. Chaque wagon ou voiture possde quatre conducteurs pour commander électriquement le frein, plus prScisément le conducteur de freinage 1, le conducteur de retour de freinage 2, le conducteur de desserrage 3 et le conducteur de retour de desserrage 4. Si le mécanicien manoeuvre le robinet de frein 5, on commande, par l'intersédiaire du conducteur de freinage 6 ou du conducteur de desserrage 7, une unité electropnelnetique 8 provoquant, par l'intermédiaire d'un contacteur de freinage 9 ou d'un contacteur de desserrage 10, ltexcitation d'aimants de freinage Il ou d'aimants de desserrage 12 prévus dans chaque voiture. Pour surveiller les conducteurs 1, 2, 3 et 4, on prévoit, selon l'invention, un appareil de contre de train 13 prévu sur la locomotive, ainsi qu'à l'extrémité de la dernière voiture un élément terminal 14 pour les conducteurs. Cet élément terminal 14 peut entre connecté à la main lors de la constitution du train ou encore entre connecté automatiquement par l'intermédiaire d'un élément indicateur de queue de train, comme il est habituellement prévu dans toutes les voitures pourvues d'un accouplement à tampon central. Par l'intermédiaire d'un interrupteur 13, l'appareil de contrôle du train peut etre branché ou déconnecté. De plus, il est prévu, selon l'invention, de débrancher l'appareil de contrôle du train 13 et l'élément terminal 14 pendant l'opération de freinage, ce qui peut se faire à l'aide d'un relais non représenté et commandé par l'intermédiaire du robinet du frein du mécanicien 5. L'appareil de contre du train se trouve de ce fait protégé contre des tensions élevées, telles que celles qui peuvent apparattre lors du freinage alors que, par ailleurs, on peut éviter des fausses indications qui peuvent se présenter par suite de crées de tension des instructions de freina ge. Dans la figure 2, on a représenté la progression des si gnaux dans le dispositif de surveillance des conducteurs ainsi que des détails de l'appareil de contre du train 13 et de l'élément terminal i4. Les conducteurs 1, 2, 3 et 4 mènent à l'appareil de contrôle 13. Dans celui-ci, un émetteur 15 qui est par exemple constitué par une source de tension alternative de fréquence de, par exemple, 600 Hz est monté entre les conducteurs 2 et 3, alors qu'un premier récepteur 16 est monté entre les conducteurs 1 et 3 et un second récepteur 17 entre les conducteurs 2 et 4. Les signaux de niveau UE1 et UE2 des deux récepteurs 16, 17 sont compa rés à la tension d'émission US dans un circuit d'interprétation. Selon l'importance des signaux de réception, on détermine les états de commutation possibles des conducteurs 1, 2, 3 et 4 dans le circuit d'interprétation, et ces états de commutation sont portés à la connaissance du conducteur à l'aide d'un dispositif indicateur 19. En règle générale, il est suffisant de distinguer entre eux et d'afficher les deux états "frein EP en ordre" et "frein EP non en ordre". Cela entraîne nécessairement une constitution simple du circuit d'interprétation ou d'évaluation 18. Mais il est évident qu'il est aussi possible d'indiquer le genre exact du défaut et le ou les conducteurs défectueux. Par l'intermédiaire d'interrupteurs 20, 21 et 22, l'émetteur 15 et les récepteurs 76 et 17 peuvent entre isolés des conducteurs 1, 2, 3 et 4. L'élément terminal 14 prévu à l'extrémité du train est également relié aux conducteurs 1, 2, 3 et 4. On prévoit un condensateur respectivement entre les conducteurs 1 et 2, 2 et 4,et 1 et 4. Par l'intermédiaire d'interrupteurs 26, 27, 28, 29, les condensateurs 23, 24 et 25 peuvent être branchés ou débranchés. Ceci peut entre autres se faire, dans le cas d'un attelage à tampon central, à l'aide d'un volet de sécurité mécanique habituellement prévu et qui est fermé dans son état de non-accouplement, signalant ainsi l'extrémité du convoi, qui ferme également les interrupteurs 26, 27, 28 et 29. Il est bien entendu également possible de commander les interrupteurs à la main-ou par l'intermédiaire d'un relais. Par ailleurs, il est possible d'économiser l'un des quatre interrupteurs, en sorte que trois interrupteurs seulement sont prévus dans le dispositif. Dans ce qui suit, on explicitera le mode de fonctionnement du dispositif selon l'invention à l'aide de quelques états de fonctionnement possibles. Un état plus complet ressort du tableau 1 donné en fin de la présente description. Pour llétablis- sement de ce tableau, on a supposé que les condensateurs 23, 24 et 25 possèdent une même capacité. On peut facilement montrer que dans ce cas la différence de tension est maximale pour les différents niveaux de signaux de réception possibles. Cela donne la possibilité de pouvoir distinguer avec certitude les différents cas les uns des autres, ce qui n'est pas nécessairement assuré dans le cas de faibles différences de tension.Les tensions de réception UE/Us possibles sont indiquées dans le tableau et elles sont égales à 0, 1/3, 1/2, 1. A ces valeurs sont coordonnés les niveaux de réception 0, 1, 2, 3 (comparer tableau 2). Dans ce qui suit, on supposera que la résistance intérieure des récepteurs 16 et 18 est très élevée, en sorte que les tensions aux bornes des différents condensateurs ne sont pas influencées par les récepteurs. La résistance intérieure de l1émet- teur 15 est très faible, en sorte que l'on peut considérer que cet émetteur représente une source de tension constante. On supposera également que l'impédance des aimants de freinage et de desserrage 11, 12 est, pour la fréquence sélectionnée, très grande par rapport à celle des condensateurs. 1. Cas normal : "EP en règle ou en ordre La tension d'émission est appliquée aux conducteurs 2 et 3. Il en résulte un circuit fermé par l'intermédiaire du conducteur 3, du condensateur 23, du condensateur 25, du condensateur 24 et du conducteur 2. Compte tenu des hypothèses qui ont été faites cidessus, un faible courant, pratiquement négligeable, passe par les conducteurs I et 4. Les trois condensateurs 23, 24, 25 agissent comme un diviseur de tension capacitif. Etant donné que ces condensateurs possèdent la même capacité, 1/3 de la tension d'émission apparaît aux bornes de chacun de ces condensateurs. Le récepteur i6 mesure la tension aux bornes du condensateur 23, le récepteur 17 mesure la tension aux bornes du condensateur 24.La valeur de la tension est donc égale à 1/3 de la tension de l'émet- teur et, selon le tableau 2, cela correspond au niveau 1. 2. Court-circuit entre conducteurs I et 2 Dans le circuit susmentionné : "conducteur 3, C23, C25, C24, conducteur 2", les condensateurs 25 et 24 sont court-circuités par un court-circuit entre les conducteurs 1 et 2. Un nouveau circuit électrique est formé (conducteur 3, condensateur 23, court-circuit, conducteur 2). Toute la tension d'émission est appliquée au condensateur 23. Le récepteur 16 reçoit la totalité du signal d'émission (niveau 3). Le récepteur 27 est au niveau û. Les conditions sont analogues dans le cas d'un court-circuit entre les conducteurs 3 et 4. 3. Court-circuit entre conducteurs 1 et 3 Le condensateur 23 est shunté par le court-circuit. il se forme alors le circuit suivant : conducteur 3, court-circuit, condensa teur 25, condensateur 24, conducteur 2. La tension d'émission est appliquée, par moitié, auxcondensateum 25 et 24. Le niveau au récepteur 16 est O,et il est de 2 au récepteur 17. Des conditions analogues sont celles qui interviennent lors d'un courtcircuit entre les conducteurs 2 et 4. 4. Court-circuit entre les conducteurs 2 ét 3 Les condensateurs 23, 24 et 25 sont shuntés par le court-circuit. L'émetteur 15 est court-circuité. Aucune tension ntest appliquée aux condensateurs. Les deux récepteurs 16 et 17 sont au niveau 0. 5. Court-circuit entre les conducteurs 1 et 4 Le condensateur 25 est shunté par le court-circuit. Le circuit se forme par l'intermédiaire du conducteur 3, du condensateur 23, du court-circuit, du condensateur 24 et du conducteur 2. La moitié de la tension d'émission est appliquée à chacun des condensateurs 23 et 24. Les récepteurs 16 et 17 sont de ce fait chacun au niveau 2. 6. Coupure du conducteur 1 Le circuit est le même que dans le cas d'absence de défaut (3, C23, C25, C24, 2). 1/3 de la tension d'émission est appliqué à chacun des condensateurs. Par suite de l'interruption ou de la coupure du conducteur 1, le récepteur 16 est isolé du condensateur 23. Par l'intermédiaire d'un circuit auxiliaire fortement ohmique (conducteur 2, un ou plusieurs aimants de freinage 11-), la totalité de la tension d'émission est appliquée, avec le niveau 3, au récepteur 16. Au récepteur 17 est appliqué le tiers de la tension d'émission, donc le niveau 1. Le nombre d'aimants de freinage Il parallèles dépend de l'emplacement de la coupure. Par suite du caractère fortement ohmique du récepteur, le nombre d'aimants de freinage est sans influence sur le niveau de a tension au récepteur 16. Pour être certain de reconnaître également un défaut lors d'une coupure de conducteur entre la locomotive et le premier wagon, il est supposé que l'on prévoit également sur la locomotive des aimants de freinage et de desserrage 11 et 12. Dans le cas contraire, il faudrait prévoir dans l'appareil de contrôle du train une liaison fortement ohmique entre les conducteurs 1 et 2 ou 3 et 4, simulant un aimant de freinage ou de desserrage 11, 12. Les conditions sont analogues dans le cas d'une coupure du conducteur 4. 7. Coupure du conducteur 3 Le circuit principal est coupé. Il se forme deux circuits auxiliaires. Un premier par l'intermédiaire du récepteur 16, du conducteur 1, du circuit parallèle de l'aimant de freinage 11 avec le montage en série des condensateurs 25 et 23, et par le conducteur 2. Un courant très faible passe par ce circuit. 3tant donné que la résistance interne du récepteur 16 est très élevée par rapport au circuit parallèle de 77 avec 25 plus 26, la presque totalité de la tension est appliquée au récepteur 16. Celui-ci est donc au niveau 3.Un second circuit auxiliaire est formé par l'aimant de desserrage 12 et par un circuit parallèle entre le récepteur 17 et le conducteur 4, le condensateur 24 et le conducteur 2. Etant donné que le condensateur 24 présente, lorsqu'unie tension alternative est appliquée, une résistance ohmique relativement faible par rapport au récepteur 17, il représente pratiquement, du point de vue du courant alternatif, un court-circuit. La chute de ten-. sion très faible aux bornes du condensateur 24 est négligeable, étant donné que le courant est limité de toute façon par l'aimant de desserrage 12 qui présente une résistance relativement fortement ohmique. Le niveau O est appliqué au récepteur 17. Les conditions sont analogues dans le cas d'une coupure du conducteur 2. 8. Coupure de tous les quatre conducteurs Ce cas apparat lorsque deux voitures ne sont pas correctement accouplées ou si l'élément terminal n'a pas été connecté à la fin du convoi. Deux circuits auxiliaires se forment. Le premier par l'intermédiaire du récepteur 16 et de l'aimant de freinage 11, le second par l'intermédiaire du récepteur 17 et l'aimant de desserrage 12. Ces deux circuits auxiliaires sont parcourus par des courants très faibles. 3tant donné que les récepteurs 16 et 17 sont fortement ohmiques par rapport aux aimants de freinage et de desserrage 11, 12, la presque totalité de la tension est appliquée aux récepteurs. Ceux-ci se trouvent donc au niveau 3. Si, dans les cas d'une coupure de conducteurs, on n'a parlé que d'un seul aimant de freinage ou de desserrage, il faut quand mme entendre, enfonction de la position de la voiture dans laquelle cette coupure est intervenue, qu'il peut s'agir de plusieurs aimants montés en parallèle ou de circuits supplémentaires prévus dans l'appareil de contre du train et servant à simuler un tel aimant. il ressort de ce qui précède que le nombre d'aimants montés en parallèle, et par conséquent la longueur du X in,peavent influencer le résultat de la mesure. Dans le cas d'une coupure, les résultats sont d'autant plus favorables que le train est plus long, ce qui revient à dire que le défaut supposé négligeable devient de plus en plus faible. Par contre, dans les cas de courtcircuits, les erreurs deviennent toujours plus grandes. Lors du dimensionnement des condensateurs, lors du choix des résistances internes des récepteurs et lors de la détermination de la fréquence de l'émission, il faut veiller à ce que l'impédance de tous les aimants de freinage et de desserrage montés en parallèle soit grande par rapport à l'impédance d'un condensateur, meme pour un train de plus grande longueur.En outre, il faut veiller à ce que la résistance intérieure du récepteur soit grande par rapport à l'impédance même d'un seul des aimants. De façon analogue, on peut également montrer que lors de l'apparition simultanée de plusieurs défauts, par exemple un court-circuit entre plusieurs conducteurs, un court-circuit entre deux conducteurs et une coupure d'un troisième conducteur, etc, les récepteurs reçoivent des niveaux de tension qui sont différents de l'état "frein EP en règle, c'est-à-dire un même niveau 1 aux deux récepteurs. il convient en outre de signaler que l'émetteur 15 et les récepteurs 16, 17 sont de préférence accordés à une fréquence qui se situe dans la gamme des fréquences sonores. TABLEAU 1 Niveau réception Etat de Indication de fonctionnement Récepteur Récepteur 1 (16) 2 (17) contrôle Cas normal 1 1 EP en ordre Conducteur 1-3 0 2 2-4 2 0 Court- 1 - 2 3 2 circuit 3-4 0 3 EP 3-2 0 0 1-4 2 2 non en 1 3 1 4 1 3 Coupure 3 3 O ordre 2 0 3 Condensateurs C23 = C24 = C25 TABLEAU 2 Tension UE/Us Niveau réception O O 1/3 1 1/2 2 1 3 REVENDICATIONS 1. Dispositif de surveillance des conducteurs pour des freins électromagnétiques, notamment de véhicules sur rails à conducteurs électriques de freinage et de desserrage ainsi que des conducteurs de retour de freinage et de desserrage, du type comportant un appareil de contrôle monté sur le train et constitué par des dispositifs émetteurs et récepteurs montés sur la locomotive ainsi qu'un élément terminal des conducteurs, prévu en queue du train, caractérisé par le fait que l'on prévoit dans l'appareil de contre monté sur le train respectivement entre le conducteur de freinage (1) et le conducteur de desserrage (3) d'une part et les conducteurs de retour de freinage et de desserrage (2, 4) d'autre part, des récepteurs (16, 17), et un émetteur (15) entre le conducteur de desserrage et le conducteur de retour de freinage (3, 2) et que l'on dispose, à titre d'élément d'extrémité un condensateur (23, 24, 25) respectivement entre le conducteur de freinage et de desserrage (1, 3), entre le conducteur de retour de freinage et de desserrage (2, 4) et entre le conducteur de freinage et le conducteur de retour de desserrage (1, 4). 2. Dispositif de surveillance selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les valeurs des capacités des condensateurs (23, 24, 25) sont égales entre elles. 3. Dispositif de surveillance selon la revendication , caractérisé par le fait que lors de la manoeuvre du frein (pendant une opération de freinage), l'appareil de contre (13) monté sur le train et l'élément terminal (14) sont séparés des conducteurs par l'intermédiaire de trois ou de quatre interrupteurs (par exemple des relais ou contacteurs) (20, 21, 22 - 26, 27, 28, 29). 4. Dispositif de surveillance selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les états "frein en état de fonctionnement" et "frein non en état de fonctionnement" sont indiqués par voie optique ou acoustique. 5. Dispositif de surveillance selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'émetteur (15) et les récepteurs (16, 17) sont accordés à une fréquence qui se situe dans la gamme des fréauences sonores.