Brevet FR2337387A1 — publié le 19770729

La présente invention concerne un procédé de détection de la présence d'un véhicule sur une section de voie ferrée ou sur une section de route équipée de moyens permettant la commande automatique des véhicules à moteur qui s'y trouvent. Dans le domaine des chemins de fer, la voie sur laquelle se déplacent les véhicules est généralement divisée en sections, ou cantons, dans le but d'assurer un certain écartement minimal entre les véhiculés, pour des raisons de sécurité, et aucun véhicule ne peut pénétrer dans une section de voie donnée si elle est déjà occupée par un autre véhicule. Un problème de sécurité identique se pose sur une route équipée de moyens permettant une commande automatique des véhicules à moteur qui se déplacent sur cette route. Dans ce but, il est nécessaire de disposer de moyens permettant de détecter la présence d'un véhicule dans chaque section, en engendrant par exemple des signaux électriques qui sont eux-memes utilisés pour commander un dispositif de signalisation permettant la commande du déplacement des véhicules. Les détecteurs peuvent être placés au début de chaque section, ou peuvent s'étendre sur toute la longueur de la section. Dans le cas d'un dispositif comportant des moyens permettant une commande automatique des véhicules se déplaçant sur une route, les détecteurs doivent s'étendre sur toute la longueur de chaque section, puisque dans un tel dispositif il est nécessaire de connattre à tout instant la position précise de tous les véhicules. Le problème de la détection de la présence d'un véhicule sur une section de voie est facilement résolu dans le cas des installations ferroviaires classiques, dans lesquelles des véhicules à roues métalliques se déplacent sur des rails métalliques. Chaque rail de la voie est séparé en sections longitudinales isolées les unes des autres, et les deux rails de chaque section sont également isolés l'un de l'autre par des traverses isolantes. En utilisant de façon appropriée un circuit de voie (c'està-dire un circuit électrique comportant des moyens de détection d'un circuit ouvert ou fermé) dont une partie est formée par les rails de la voie à contrôler, la présence d'au moins un essieu de véhicule sur la section met les rails en court-circuit, et cette condition est détectée par les moyens de détection mentionnés cidessus. Dans le cas des moyens de transport dans lesquels les roues du véhicule et/ou la surface de la route ou de la voie, ou des voies, sur lesquelles roulent les roues ne sont pas métalliques, il est impossible d'utiliser les circuits de voie simples du type mentionné ci-dessus. Les installations ferroviaires dans lesquelles la voie n'est pas métallique et dans lesquelles les véhicules ont des roues non métalliques ou des roues munies de pneus en caoutchouc seront appelées ci-après "chemins de fer spéciaux". Dans le cas de ces chemins de fer spéciaux, et en fait dans le cas des routes pour véhicules à moteur, l'un des procédés connus pour détecter la présence de véhicules sur une section consiste à placer le long de la voie ou de la route des boucles conductrices de l'électricité, chaque boucle étant adjacente à la section de voie ou de route associée, et ayant approximativement la même longueur que cette section. Les boucles sont connectées à un circuit électrique et alimentées en courant électrique par ce circuit. La présence d'un véhicule dans une section associée à une boucle donnée peut être détectée par une variation de l'une des caractéristiques électriques de la boucle, par exemple son inductance, ou par l'utilisation de moyens montés sur les véhicules pour engendrer des signaux qui sont captés par les boucles. Cependant, du fait de l'étendue considérable qu'elles englobent, ces boucles sont facilement soumises à des perturbations. En outre, si les boucles sont très sénsibles, elles détectent assez facilement la présence de véhicules sur des voies adjacentes, ce qui crée des signaux parasites. De plus, le comportement des circuits est souvent instable, dans la mesure où ces circuits sont généralement des circuits qui entrent en résonance lorsqu'il y a présence de véhicules sur la section de voie associée. L'invention a pour objets un procédé de détection de la présence d'un véhicule sur une section de route ou de voie de chemin de fer qui ne présente pas les inconvénients mentionnés précédemment ; et un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé qui présente une fiabilité élevée et peut fonctionner sans perturbations. Un aspect de l'invention porte sur un procédé de détection de la présence d'un véhicule comportant des parties métalliques importantes sur une section de voie ou de route, caractérisé en ce que la présence d'un véhicule est détectée en reconnaissant la diminution du facteur de surtension Q d'une boucle de matériau conducteur placéeau voisinage immédiat' de la section de voie ou de route, lorsqu'un véhicule ayant des parties métalliques importantes se trouve sur cette section. Un autre aspect de l'invention porte sur un appareil de détection de la présence d'un véhicule ayant des parties métalliques importantes sur une section de voie ou de route, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une boucle de matériau conducteur disposée à proximité de la section et connectée à un circuit résonnant, ou faisant partie de ce circuit ; des moyens pour appliquer à la boucle un signal électrique alternatif, de façon que le circuit résonnant résonne en l'absence de véhicules sur la section de voie ou de route, et des moyens sensibles au courant qui circule dans la boucle, de façon à fournir un signal de sortie lorsque la présence de véhicules sur la section de voie ou de route produit une diminution du facteur de surtension Q de la boucle de matériau conducteur, si bien que le circuit résonnant ne résonne plus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de trois exemples de réalisation, et en se référant aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est un schéma d'une section de voie d'un chemin de fer spécial correspondant à un mode de réalisation de l'invention La figure 2 est un schéma d'un circuit électrique représentant une partie du mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 1 ; La figure 3 est un schéma d'un circuit électrique correspondant à un autre mode de réalisation possible d'une partie du circuit de la figure 2 Les figures 4 et 5 représentent des signaux utiles à l'explication du fonctionnement du dispositif de l'invention ; et La figure 6 est un schéma d'un circuit correspondant à une partie d'un autre mode de réalisation de l'invention. On se reportera maintenant à la figure 1 qui représente une voie 1 d'un chemin de fer spécial, le long de laquelle se déplacent des véhicules comportant des parties métalliques et munis de roues à bandage en caoutchouc. Par exemple, le châssis et la carrosserie des véhicules peuvent être métalliques, en-majeure partie ou en totalité. La voie 1 est divisée de façon imaginaire en sections, et trois de ces sections sont désignées sur la figure 1 par les références 3, 4 et 5. La voie 1 est constituée par deux rails 10 et 11 qui sont constitués par un matériau non conducteur de l'électricité, comme par exemple du béton. Les roues à bandage de caoutchouc des véhicules de l'installation ferroviaire se déplacent sur les rails 10 et 11. Des boucles respectives 15, 16 et 17 en un matériau conducteur sont disposées entre les rails 10 et 11, et chaque boucle est disposée à l'intérieur de l'une des sections 3, 4 et 5 de la voie. Chaque boucle est contenue dans un plan pratiquement parallèle à celui qui est défini par les surfaces supérieures des deux rails 10, 11. Les boucles 15, 16, 17 peuvent etre enterrées de façon permanente entre les rails 10, 11. On peut utiliser des boucles à plusieurs spires, au lieu d'utiliser des boucles à une seule spire comme il est représenté sur la figure 1. Chaque boucle appartient à un dispositif de détection associé 20, 21, 22 qui comprend un oscillateur et un détecteur susceptible de détecter si l'oscillateur fonctionne ou non. Chaque boucle 15, 16, 17 est connectée dans le circuit de.l'oscillateur du dispositif de détection associé. La figure 2 représente de façon plus détaillée le circuit de l'un des dispositifs de détection, qui est par exemple le dispositif de détection 21 de la section de voie 4 de la figure 1. Le dispositif de détection 21 comprend un oscillateur 25 du type Hartley, qui comprend un transistor 30 dont le collecteur est connecté à une source d'alimentation 32. Un circuit oscillant 33 formé par un condensateur 34 et une inductance 35 branchés en parallèle est connecté entre la source d'alimentation 32 et un condensateur 42 qui est lui-même connecté à la base du transistor 30. Une prise 36 de l'inductance 35 est connectée à l'émetteur du transistor 30 par un condensateur 38 et une résistance 39 branchés en parallèle, qui constituent des éléments de stabilisation.Une résistance de polarisation 40 est connectée entre le collecteur et la base du transistor 30, et une résistance de polarisation 41 est connectée entre la base du transistor et la source d'alimentation 32, tandis que la borne de cette résistance qui est connectée à la source d'alimentation est également connectée au circuit oscillant 33. Le collecteur du transistor 30 est également connecté à deux condensateurs 44, 46 branchés en parallèle. Le condensateur 44 est connecté à une borne de la boucle 16, et l'autre borne de cette boucle est reliée à la masse. Le condensateur 46 est branché en série à un redresseur 48 et un détecteur 50 qui, dans l'exemple considéré, est un appareil de mesure de la valeur moyenne du courant, et cet appareil est lui-meme relié à la masse. La boucle 16 constitue une charge inductive pour l'oscillateur 25, et son inductance est choisie de façon que l'oscillateur résonne à la fréquence choisie. Lorsque l'oscillateur 25 oscille, seules les demialternances positives de la composante alternative de son signal de sortie atteignent le détecteur 50, du fait que le condensateur 46 bloque la composante continue, tandis que le redresseur 48 bloque les demi-alternances négatives. L'appareil 50 indique ainsi la valeur moyenne des demi-alternances positives. Lorsque l'oscillateur 25 n'oscille pas, l'appareil 50 indique une valeur nulle. Naturellement, l'élément redresseur unique 48 peut etre remplacé par un circuit redresseur à double alternance, comme par exemple un pont redresseur. Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante. L'oscillateur 25 est maintenu en fonctionnement permanent et produit un signal alternatif de haute fréquence, compris entre 5 et 100 kHz, et de préférence à 10 kHz, qui est appliqué à la boucle 16 et au détecteur 50. Lorsqu'un véhicule pénètre dans la section 4, sa présence produit une diminution du facteur Q de la boucle 16 qui est associée à la section 4, du fait des pertes d'énergie qui sont produites dans la boucle 16 par les parties métalliques du véhicule qui se trouvent à proximité de cette boucle. Lorsque le facteur Q de la boucle 16 tombe sous une valeur critique nécessaire à l'entretien des oscillations de l'oscillateur 25, celui-ci cesse d'osciller et cette condition est détectée par le détecteur 50 qui indique alors une valeur nulle. Cet état se prolonge aussi longtemps que le véhicule demeure suffisamment près pour avoir une influence sur la boucle 16, c'està-dire pendant qu'il demeure sur la section correspondante 4 de la voie. Lorsque le véhicule quitte la section 4, la boucle 16 n'est plus soumise aux pertes d'énergie mentionnées, et le facteur Q de- la boucle devient supérieur à la valeur critique, si bien que l'oscillateur 25 recommence à osciller. Le détecteur 50 détecte cette condition et indique à nouveau la valeur moyenne du signal de sortie redressé de l'oscillateur 25. Le véhicule entre ensuite dans la section 5, et le détecteur associé à cette section affiche alors une valeur nulle qui indique la présence d'un véhicule. Si, outre l'indication visuelle, il est nécessaire de disposer d'un signal électrique indiquant si la section est occupée ou non, par exemple pour engendrer des signaux de commande du véhicule, ou pour effectuer une signalisation sur la voie, en amont ou en aval, on peut utiliser des moyens appropriés, comme par exemple un relais branché en parallèle avec le détecteur 50. La bobine d'un tel relais reçoit le même signal que le détecteur 50, et les contacts de ce relais appartiennent à un circuit de commande ou de signalisation. La figure 3 représente un second type de circuit oscillant qui peut être utilisé à la place de l'oscillateur 25, du circuit de la figure 2. Ce circuit comporte un oscillateur à transformateur désigné globalement par la référence 200, et un cir -cuit de limitation de courant désigné globalement par la référence 220. L'oscillateur à transformateur 200 comprend un transistor 201 dont l'émetteur est connecté par une résistance 202 et un potentiomètre 203 en série à une première ligne commune 230. Le curseur du potentiomètre 203 est, connecté à la première ligne commune 230 par un condensateur 204 et la résistance 202 en parallèle. Le collecteur du transistor 201 est connecté à un circuit oscillant formé par un condensateur 206 et une inductance 207 reliés à une seconde ligne commune 231. L'inductance 207 est couplée par induction mutuelle à une inductance de réaction-207a qui est branchée entre la base du transistor 201 et la masse. Le signal de sortie de l'oscillateur 200 est appliqué par un condensateur 208 et un transformateur 210 au circuit de limitation de courant qui est constitué par un transistor 212 dont la base est connectée au transformateur 210 et dont le collecteur est connecté à la seconde ligne commune 231 par l'intermédiaire d'une inductance 214 en série avec une résistance 215 et en parallèle avec un condensateur 216. Le signal provenant du circuit de limitation de courant 220 est appliqué à un dispositif de détec tion, non représenté sur la figure 3, mais qui peut être constitué par exemple par un ensemble condensateur, redresseur, détecteur, semblable à celui désigné par les références 46, 48, 50 sur la figure 2.De meme, la boucle 16 peut être disposée d'une manière similaire à celle représentée sur la figure 2, de façon que l'oscillateur et le circuit de limitation de courant 200, 220 remplacent en fait l'oscillateur 25 du circuit de la figure 1. Les figures 4, 5 et 6 se rapportent au fonctionnement du troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel on utilise un générateur d'impulsions 101 (voir figure 6) qui engendre des impulsions ayant une fréquence de répétition uniforme, à la place d'un oscillateur appliquant un signal oscillant permanent à la boucle enterrée 16. La figure 4 représente la forme des impulsions de sortie produites par le générateur d'impulsions 101 qui sera décrit en relation avec la figure 6, tandis que la figure 5 représente la forme du signal dans la boucle enterrée 16, dans ce troisième mode de réalisation. On se reportera maintenant à la figure 6 qui représente à nouveau le dispositif 21 associé à la boucle 16 de la section de voie 4 de la figure 1. Le dispositif 21 comprend un générateur d'impulsions 101 qui produit en fonctionnement un train d'impulsions négatives 250 ayant une période de répétition T1, comme il est représenté sur la figure 4. Les impulsions de sortie du générateur d'impulsions 101 sont appliquées à un amplificateur 102 puis, après amplification, sont transmises par une résistance de charge 104 à un circuit résonnant 105 constitué par un condensateur 108 branché en parallèle sur une inductance formée par la boucle enterrée 16. Le signal de sortie du générateur d'impulsions 101 est également appliqué à un circuit de retard 110 qui peut être du typeRC. Au bout d'une durée prédéterminée Titi T1 après l'arrivée de chaque impul- sion 250, ce circuit de retard applique une impulsion à une porte 112 qui possède également une entrée connectée au point commun à la résistance 104 et au circuit résonnant 105. Lorsque le signal provenant du circuit de retard 110 et le signal oscillant appliqué au circuit résonnant 105 sont présents simultanément à l'entrée de la porte 112, c'est-à-dire au bout de la durée T2 après chaque impulsion 250, la porte 112 laisse passer le signal oscillant provenant du circuit résonnant 105 vers un circuit à seuil 122 qui attaque un redresseur 124 à partir duquel le signal est appliqué à un détecteur 126 qui peut être par exemple du type utilisé dans le mode de réalisation de la figure 2. Le dispositif représenté sur la figure 6 fonctionne de la manière suivante. Au moment où chaque impulsion 250 est appliquée au circuit oscillant 105, ce circuit commence à osciller, mais ses oscillations sont amorties du fait de la présence de la résistance 104. Le degré d'amortissement peut etre modifié en faisant varier la valeur de la résistance 104, mais doit être tel que lorsqu'un véhicule est présent dans la section 4 et agit sur la boucle 16, le signal oscillant dans le circuit résonnant 105 s'éteint par amortissement un court instant avant l'arrivée de l'impulsion suivante 205. Le signal dans le circuit résonnant 105 est donc constitué par plusieurs groupes d'oscillations 300 d'amplitude décroissante, comme il est représenté sur la figure 5. La durée de chaque groupe d'oscillations est fonction du degré d'amortissement, et dépend entre autres de la valeur de la résistance 104 et du facteur Q de la boucle 16. La durée de chaque groupe d'oscillations 300 dépend ainsi de la présence sur la section de voie 4 associée de véhicules ayant des parties métalliques conductrices de l'électricité qui ont une action sur le facteur Q de la boucle 16. En choisissant convenablement la valeur de la résistance 104, le degré d'amortissement et la durée T2, il est possible de faire en sorte que l'amplitude des signaux oscillants amortis 300 dépasse ou ne depasse pas une valeur prédéterminée S, après la durée T2 à partir de chaque impulsion, en fonction de la présence ou de l'absence d'un véhicule sur la section de voie associée.On peut donc faire en sorte qu'un signal de sortie du circuit de seuil, redressé par le redresseur 124, n'atteigne le détecteur 126 qu'en l'absence de véhicules agissant sur la boucle 16, dans la section de voie 4. Le détecteurl26 donne une lecture nulle en cas de présence de véhicules sur la section de voie 4. Bien que l'invention ait été décrite plus particulièrement dans son application à un chemin de fer spécial, il est évident qu'elle peut également etre appliquée à un chemin de fer classique ou à une route, comme par exemple une route équipée de moyens permettant la commande automatique des véhicules à moteurs qui y circulent. L'invention s'applique non seulement au cas de véhicules comportant des roues munies de pneus de caoutchouc roulant sur des rails non métalliques, mais également aux cas dans lesquels les roues seulement ou les rails seulement ne sont pas métalliques, ce qui rend impossible l'utilisation du matériel de signalisation ferroviaire classique. Dans le dispositif de l'invention, les circuits de détection associés à une section de voie ne sont pas dans les conditions de résonance lorsque des véhicules sont présents sur cette section, ce qui représente un avantage par rapport aux dispositifs connus à boucle enterrée. Bien entendu diverses modifications peuvent eAtre apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'etre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de la présence d'un véhicule comportant des parties métalliques importantes sur une section de voie ou de route, caractérisé en ce que la présence d'un véhicule est détectée en reconnaissant la diminution du facteur de surtension Q d'une boucle de matériau conducteur placée à proximité immédiate de la section de route ou de voie, lorsqu'un véhicule comportant des parties métalliques importantes se trouve sur la section considérée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boucle est alimentée avec un signal alternatif produit par un oscillateur. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boucle appartient à un circuit résonnant qui est alimenté par un train d'impulsions distinctes ayant une période de répétition prédéterminée, et en ce que l'amplitude du signal dans le circuit résonnant est détectée au bout d'une durée prédéterminée, plus courte que la période de répétition prédéterminée, après l'application de chaque impulsion, pour déterminer si l'amplitude du signal oscillant dans la boucle est inférieure à un seuil prédéterminé, ce qui indique une diminution du facteur de surtension Q de la boucle, et donc la présence d'un véhicule sur la section de voie ou de route associée. 4. Dispositif de détection de la présence d'un véhicule ayant des parties métalliques importantes sur une section de voie ou de route, caractérisé en ce qu'il comprend au moins uneboucle de matériau conducteur disposée à proximité de la section et connectée à un circuit résonnant, ou faisant partie de ce circuit des moyens pour appliquer à la boucle un signal électrique alternatif, de façon que le circuit résonnant résonne en l'absence de véhicules sur la section de voie ou de route, et des moyens sensibles au courant qui circule dans la boucle, de façon à fournir un signal de sortie lorsque la présence de véhicules sur la section de voie ou de route produit une diminution du facteur de surtension Q de la boucle de matériau conducteur, si bien que le circuit résonnant ne résonne plus. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la boucle est connectée à un circuit oscillateur qui résonne lorsque le facteur Q de la boucle est supérieur à une valeur critique, et qui ne résonne pas lorsque le facteur Q de la boucle tombe sous cette valeur critique. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit résonnant reçoit un signal sous forme d'impulsions qui est engendré par un générateur d'impulsions qui attaque également un circuit de retard ; le signal de sortie du circuit de retard est appliqué à une entrée d'une porte dont l'autre entrée reçoit un signal représentant l'amplitude du signal dans le circuit résonnant ; et un circuit de seuil est connecté à la sortie de la porte et fournit un signal de sortie qui indique si le facteur Q de la boucle est supérieur ou inférieur à une valeur de seuil. 7. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la boucle est enterrée sous la section de voie ou de route associée. 8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la boucle fait partie du circuit oscillateur. 9. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens sensibles au courant qui circule dans la boucle comprennent un redresseur qui attaque un appareil sensible au courant. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens indicateurs qui affichent le signal indiquant la présence ou l'absence de véhicules sur la section associée.