Brevet FR2328600A1 — publié le 19770520

La présente invention a pour objet des dispositifs de signalisation destinés à transmettre des signaux entre une voie ferrée et des véhicules circulant sur celle-ci au moyen de tensions alternatives. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des dispositifs électroniques de signalisation ferroviaire, destinés à la sécurité et au contrôle du trafic. On sait que certaines voies ferrées sont équipées d'appareils de signalisation, appelés couramment crocodiles, qui sont placés entre les voies et sur lesquels frottent des brosses ou balais conducteurs portés par les locomotives. Ces crocodiles sont associés aux signaux placés le long de la voie, notamment aux feux de signalisation qui équipent les différents tronçons successifs appelés blocs. Actuellement, chaque crocodile comporte une source de courant continu et un dispositif inverseur dont la position est liée à l1état du signal. Il sert à transmettre à la locomotive, lers de son passage sur le crocodile, une polarité négative ou positive selon que la voie est libre (feu vert) ou que la voie est occupée (feu rouge ou feu orange). Cette polarité est enregistrée sur la bande enregistreuse de la locomotive et permet de reconstituer les circonstances d'un accident ou d'un incident. Un des objectifs de la présente invention est de procurer des moyens pour transmettre d'autres informations de 1 tinfras tructure vers les locomotives ou réciproquement et notamment pour transmettre deux ordres, l'un de réduire la vitesse des convois au-dessous d'une vitesse limite et l'autre, de stoper les convois, ces moyens devant permettre d'utiliser les brosses et les crocodiles existants après une légère modification des circuits électriques. Un autre objectif de la présente invention est de procurer des moyens pour transmettre des informations de l'infrastructure vers les locomotives ou réciproquement qui soient protégés contre toute transmission de fausses informations qui pourraient provenir du frottement accidentel des brosses des locomotives contre un corps conducteur placé entre les voies de sorte que les informations transmises sont très sûres et peuvent servir à envoyer du sol des ordres de télécommande automatique à la locomotive. Un autre objectif de l'invention est de procurer des moyens permettant réciproquement, en inversant la position de l'émetteur et du récepteur, d'envoyer d'un convoi à l'infrastructure des informations permettant de reconnaître la nature des convois, par exemple de distinguer les trains de banlieu des trains de grandes lignes à I'arrivée dans une gare pour les aiguiller automatiquement vers des voies différentes. Les objectifs de l'invention sont atteints au moyen d'un dispositif de signalisations ferroviaires permettant de transmettre des informations entre une voie ferrée et des véhicules par l'intermédiaire d'un contact frottant, caractérisé en ce qu'il est composé d'une part, d'un côté dudit contact frottant,d'un générateur de tension alternative, de fréquence f et d'un circuit récepteur de l'intensité du courant débité par ledit générateur à travers ledit contact frottant et, d'autre part, de l'autre côté dudit contact frottant, d'un circuit de mise à la terre comportant au moins un interrupteur monté en série avec une impédance qui est soit une diode, soit une impédance fortement réactive. Dans un premier mode de réalisation, le dispositif comporte un circuit de mise à la terre à travers une diode et le circuit récepteur comporte un condensateur et une self montesen parallèle et formant un circuit bouchon accordé sur une fréquence qui est un multiple pair de la fréquence f et un moyen pour comparer à un seuil la tension aux bornes dudit circuit bouchon. Dans un deuxième mode de réalisation, le dispositif comporte une mise à la terre à travers un condensateur et le circuit récepteur comporte des moyens pour déteeter un déphasage dans un sens déterminé entre la tension délivrée par le générateur et le courant qui circule à travers le contact frottant. Un dispositif selon l'invention destiné à transmettre l'une ou l'autre de deux informations comporte, d'une part, un circuit de mise à la terre équipé d'un commutateur à deux positions connectées à la terre, l'une à travers une diode et l'autre à travers un condensateur et il comporte, d'autre part, à la fois un circuit récepteur.pour détecter un courant de fréquence 2f et un circuit récepteur pour détecter un courant déphasé dans un sens déterminé par rapport à la tension. Le résultat de l'invention est un nouveau dispositif pour transmettre des informations ou des ordres entre la voie ferrée et des véhicules circulant sur celle-ci par l'intermédiaire de contact frottants. Un des avantages des dispositifs selon l'invention réside dans le fait qu'ils présentent une grande sécurité les protégeant de tout fonctionnement intempestif dans le cas où les brosses de la locomotive frottent sur un corps conducteur placé accidentellement ou volontairement entre les voies. En effet, dans un tel cas, la résistance de mise à la terre est généralement une résistance pure et l'intensité débitée par le générateur est en phase avec la tension et de même fréquence que celle-ci de sorte qu'elle n'est pas détectée par les appareils de détection sur lesquels sont connectés les capteurs de l'intensité débitée par le générateur. Cette sécurité de fonctionnement est évidemment très importante pour des dispositifs destinés à transmettre des ordres automatiques de ralentissement ou d'arrêt d'urgence ou des ordres d'aiguillage automatique des convois. Un autre avantage des dispositifs aelon l'invention est qu'ils permettent de transmettre deux ordres différents avec un seul générateur de tension alternative ce qui réduit le cout des équipements. Un autre avantage des dispositifs selon l'invention utilisant des tensions alternatives est qu'ils peuvent se superposer aux dispositifs existants fonctionnant avec des tensions continues, ce qui permet d'utiliser les brosses équipant les locomotives et les crocodiles déjà placés sur les voies pour transmettre ces nouvelles informations. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent des exemples de réalisation de l'invention sans aucun caractère limitatif. La figure 1 est un schéma d'ensemble d'un dispositif selon l'invention. La figure 2 est un schéma du dispositif récepteur destiné à détecter le passage d'un courant de fréquence 2f lorsque l'on ferme le circuit de mise à la terre à travers une diode. La figure 3 est un schéma du dispositif récepteur destiné à détecter k passage d'un courant déphasé lorsque l'on ferme le circuit de mise à la terre à travers un condensateur. La figure 1 représente une locomotive 1 circulant sur une voie ferrée comportant un crocodile 2 sur lequel frotte un balai 3 fixé sous la locomotive. Le crocodile 2 est placé à proximité d'un feu de signalisation et comporte de façon connue, un dispositif permettant d'envoyer à la locomotive un signal binaire indiquant l'état du feu (et donc de la voie) au moment du passage du convoi. Ce dispositif comporte une source de courant continu et un inverseur 4 dont la position est asservie à l'état du feu de signalisation, par exemple de telle sorte que le crocodile est à une polarité négative lorsque la voie est libre (feu vert) et à une polarité positive lorsque la voie n' est pas libre (feu rouge ou jaune). Cette polarité est enregistrée sur une bande enregistreuse 5 placée dans la locomotive, le retour à la terre se faisant par l'intermédiaire des roues et de la voie ferrée. L'invention a pour objet de procurer des moyens pour envoyer d'autres signaux de la voie vers la locomotive ou inversement. Ces moyens sont destinés, par exemple, à envoyer à la locomotive des ordres de ralentissement ou d'arrêt d'urgence qui peuvent être utilisés pour faire de la conduite automatique et ils doivent donc être protégés contre tout signal parasite qui proviendrait d'une mise à la terre accidentelle des balais 3 venant frotter contre un corps conducteur. Ces moyens doivent pouvoir s' adapter aux équipements déjà existants, notamment aux balais 3 et éventuellement aux crocodiles 2 afin de réduire les coûts d'installation. La figure 1 représente, à titre d'exemple, une application dans laquelle on désire envoyer du sol vers la locomotive un ordre soit de ralentissement, soit d'arrêt d1urgence, c'est-à-dire, un signal choisi parmi deux signaux. Le dispositif utilisé comporte, sur la locomotive, un générateur 6 de tension alternative de fréquence f qui est couplé par un transformateur 7 sur le circuit 8 aboutissant au balai 3. Dans le circuit 8 est inséré un capteur d'intensité, par exemple le primaire d'un transformateur de couplage 9 dont le secondaire est incorporé dans un ou plusieurs circuits récepteurs 10 qui commandent un relais. Du côté du crocodile 2, on intercale dans la partie de circuit reliant le crocodile a l'inverseur 4 un circuit bouchon 11, accordé sur la fréquence f qui arrête le passage du courant alternatif. Le dispositif comporte une première mise à la terre 12 comportant un interrupteur 13 monté en série avec une diode 14. Un condensateur 15, shunté par une résistance élevée 16 est inséré dans le circuit 12 pour arrêter le courant continu èt laisser passer le courant alternatif. Le dispositif comporte une deuxieme mise à la terre 17 comportant un interrupteur 18 monté en série avec un condensateur 19. Les interrupteurs 13 et 18 peuvent évidemment être constitués par des contacts d'un relais ou par des interrupteurs électroniques. Lorsque l'interrupteur 13 est fermé, il circule un courant à travers la diode 14 pendant une demi alternance sur deux. La décomposition en série de Fourrier de l'intensité du courant ne comporte donc que des multiples pairs de la fréquence f. C'est cette propriété qui est utilisée par le circuit récepteur 10 pour détecter un premier signal correspondant à la fermeture de l'interrutpeur 13. Lorsque l'interrupteur 18 est fermé, l'intensité du courant alternatif qui circule à travers la condensateur 19 est déphasée de 900 par rapport à la tension du générateur 6. Le circuit récepteur 10 détecte la présence d'un courant déphasé qui correspond à un deuxième signal envoyé du sol vers la locomotive. La figure 2 représente schématiquement la partie des circuits récepteurs 10 placés sur la locomotive pour détecter l'envoi d'un ordre correspondant à la fermeture de l'interrupteur 13. On retrouve sur cette figure le générateur 6, les transformateurs de couplage 7 et 9, les balais 3 qui frottent sur le crocodile 2, l'in- terrupteur 13, la diode 14 et la mise à la terre 12. On n'a pas représenté les circuits de courant continu en se plaçant dans l'application où le crocodile 2 est un nouveau crocodile installe spécialement pour envoyer des signaux en courant alternatif. La résistance R1, de valeur très élevée, par exemple 1KQ, ferme le circuit de charge du générateur de sorte qu'il circule en permanence un courant de faible intensité et de fréquence f dans ce circuit. Le transformateur de couplage 9 comporte deux enroulements secondaires SI et S2. Le secondaire S2 est connecté sur un circuit comportant un condensateur C2 et une self L2 montés en parallèle pour former un circuit bouchon accordé sur la fréquence f et un amplificateur A2. La tension amplifiée par A2 est redressée par la diode D3 et le condensateur C3, limitée par une diode zéner Z1 et elle commande un oscillateur 01. La tension oscillante délivrée par l'oscillateur est amplifiée par un amplificateur A3 et alimente le primaire d'un transformateur de couplage Tr comportant deux enroulements secondaires S4 et S5. La tension délivrée par l'enroulement S4 est redressée par une diode D4 et un condensateur C4 et alimente un relais de sortie R dont un contact R2, ouvert au repos, est inséré dans un circuit de commande ou de signalisation. La tension délivrée par le deuxième enroulement secondaire S5 est redressée par la diode D5 et le condensateur C5 et alimente l'oscil- lateur 01. Le relais R comporte un contact R1, ferme au repos qui alimente une base de temps BT à travers un relais temporisé T. La tension fournie par la base de temps est redressée et alimente l'oscillateur 01. Le deuxième secondaire S1 du transformateur 9 est connecté sur un circuit comportant un condensateur C1 et une self L1 montés en parallèle pour former un circuit bouchon accordé sur une fréquence égale à un multiple pair de la fréquence f, par exemple sur la fréquence 2f et un amplificateur A1. La tension amplifiée par A1 est redressée par une diode D6 et un condensateur C6. La tension continue ainsi obtenue est de signe opposé à la tension délivrée par l'amplificateur A2 et redressée. Le fonctionnement est le suivant. En marche normale, l'oscillateur Ol est alimenté par la tension provenant de l'amplificateur A2 qui est alimenté par le courant circulant en permanence dans la résistance R1. Lorsque la locomotive passe sur un crocodile dont l'interrupteur 13 est fermé et à ce moment là seulement, il circule un courant périodique décomposable en harmoniques dont les fréquences sont des multiples pairs de la fréquence f. Une surtension apparaît aux bornes du circuit bouchon C1 L1 accordé sur cette fréquence et cette tension amplifiée par A1 et redressée fait décrocher l'oscillateur 01 qui reste au repos jusqu a ce qu'il reçoie un ordre de redémarrage ce qui permet de maintenir le signal pendant un temps déterminé.Le relais R n'est plus excité et le contact R2, ouvert au repos, s'ouvre. Le contact R1 se ferme au moment de la désexcitation du relais R et après un retard dû au relais temporisé T, il alimente la base de temps BT qui réalimente l'oscillateur 01 et le dispositif est réarmé pour recevoir un nouvel ordre. La figure 3 représente schématiquement la partie des circuits récepteurs 10 destinés à détecter l'envoi d'un ordre correspondant à la fermeture de l'interrupteur 18. Les parties homologues à celles de la figure 2 sont désignées par les mêmes repères. Le transformateur de couplage Trl, dont le primaire est connecté à la sortie de l'amplificateur A2, comporte un deuxième enroulement secondaire S6 qui est connecté sur un applificateur A4 qui met la tension alternative sous forme de signaux rectangulaires. La sortie de l'amplificateur A4 est connectée sur un circuit de dérivation 20 qui émet des impulsions brèves correspondant au front montant des signaux rectangulaires. La sortie du circuit 20 est connectée sur une entrée d'une porte ET 21. Le récepteur selon la figure 3 comporte un circuit qui est connecté directement sur le générateur de tension 6. Ce circuit comporte un déphaseur 22 qui permet éventuellement de décaler la phasede la tension prélevée sur le générateur 6. La sortie du déphaseur 22 est connectée sur un amplificateur A5 qui met la tension alternative sous forme de signaux rectangulaires. La sortie de l'amplificateur A5 est connectée à la deuxième entrée de la porte 21. La sortie de la porte 21 est connectée sur un monos table 23 dont la sortie est connectée sur un amplificateur A3 lui-meme connecté sur le primaire d'un transformateur de couplage Tr. Les autres composants du circuit sont identiques à ceux de la figure 2 et remplissent les mêmes fonctions. Le fonctionnement est le suivant. En marche normale le secondaire S6 débite une tension qui est sensiblement en phase avec la tension alternative délivrée par le générateur 6 ou déphasée dans un sens donné de sorte que les impulsions positives délivrées par le circuit 20 coïncident avec les créneaux positifs des signaux rectangulaires délivrés par l'amplificateur A5. Le monostable est donc excité lors de chaque impulsion et il maintient le relais R excité. La capacité du condensateur C5 est calculée pour être suffisante pour alimenter le monostable 23 entre deux impulsions successives. Lorsque la locomotive passe sur un crocodile dont l'interrupteur 18 est fermé, le condensateur 19 inséré dans le circuit entraîne un déphasage vers l'arrière de I'intensité par rapport à la tension alternative. Les impulsions positives délivrées par le circuit 20 ne colncident plus avec les créneaux positifs de la tension alternative. Le monostable et le relais R ne sont plus excités. Le contact travail R2 s'ouvre en agissant sur un circuit d'utilisation du signal. Après une temporisation due au relais T la base de temps BT réarme le dispositif en excitant à nouveau le monostable 23. Les deux récepteurs qui viennent d'être décrits peuvent être utilisés séparément si l'on désire transmettre un seul ordre, par exemple un ordre d'arret d'urgence. Ils sont utilisés simultanément lorsque l'on désire transmettre l'un ou l'autre de deux ordres différents correspondant, l'un à la fermeture de l'interrupteur 13, l'autre à celle de l'interrupteur -18. Les deux récepteurs qui viennent d'etre décrits sont des récepteurs à sécurité négative qui entraînent la désexcitation d'un relais et l'ouvertu- re d'un contact ouvert au repos. On pourrait également réaliser des circuits de détection à sécurité positive plus simples, en supprimant l'oscillateur 01 ou le monos table 23 et en excitant le relais R au lieu de le désexciter lors du passage sur un crocodile. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les composants des circuits qui viennent d'entre décrits à titre d'exemple pourront être remplacés par des composants équivalents remplissant les mêmes fonctions. En variante, un dispositif selon l'invention peut permettre de sup primer les piles équipant les crocodiles pour émettre les signaux continus. Il suffit pour cela d'équiper chaque crocodile d'un circuit de mise à la terre à travers le primaire d'un transformateur dont le secondaire est connecté sur un redresseur couplé avec un condensateur et de prélever la tension contin aux bornes de ce condensateur à travers un inverseur de polarité. Le condensateur se charge pendant le passage de la locomotive sur le crocodile à partir de l'énergie fournie par le générateur de tension alternative et la polarité de la tension redressée est utilisée immédiate- ment pour indiquer l'état du signal lumineux. Cette solution présente l'avan tage de permettre la suppression des piles sur les crocodiles et permet d'u tiliser le dispositif selon l'invention sur des voies comportant aussi bien des crocodiles avec piles que des crocodiles sans piles. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de signalisation ferroviaire permettant de transmettre des informations entre une voie ferrée et des véhicules par l'intermédiaire d'un contact frottant, caractérisé en ce qu'il est composé d'une part, d'un côté dudit contact frottant, d'un générateur de tension alternative, de fréquence f et d'un circuit récepteur de l'intensité du courant débité par ledit générateur à travers ledit contact frettant, d'autre part, de l'autre côté dudit contact frottant, d'un circuit de mise à la terre comportant au moins un interrupteur monté en série avec une impé dance qui est soit une diode, soit une'impédance fortement réactive. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte d'une part, un circuit de mise à la terre à travers une diode et, d'autre part, un circuit récepteur comportant un-condensateur et une self montés en parallèle et formant un circuit bouchon accordé sur une fréquence qui est un multiple pair de la fréquence f et un moyen pour comparer la tension aux bornes dudit circuit bouchon à un seuil. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit circuit récepteur comporte un transformateur de couplage ayant un enroulement primaire placé -en série avec ledit contact frottant et deux enroulements secondaires dont l'un est inséré dans un premier circuit secondaire comportant ledit circuit bouchon accordé sur la fréquence 2f et dont le second est inséré dans un deuxième circuit secondaire comportant un circuit bouchon accordé sur la fréquence f et en ce que chacun de ces deux circuits secondaires comporte une diode pour redresser le courant aux bornes dudit circuit bouchon. 4 - Dispositif à sécurité négative selon la revendication 3, caractérisé en ce que la somme des tensions redressées .délivrées par les deux diodes alimente un oscillateur dont la sortie est connectée, par l'intermediaire d'un redresseur, sur un relais dont un contact ouvert repos est inséré dans un circuit d'utilisation. 5 - Dispositif selon la revendication 1, caracterise en ce qu'il comporte d'une part, un circuit de mise à la terre à travers un condensateur et, d'autre part, un circuit récepteur comportant des moyens pour détecter un déphasage dans un sens déterminé entre la tensiadélivrée par le géné rateur et le courant qui circule à travers ledit contact frottant. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit circuit récepteur comporte un transformateur de couplage ayant un enroulement primaire en série avec ledit contact frottant et un enroulement secon daire placé dans un premier circuit secondaire comportant un circuit bou chon accordé sur la fréquence f, un circuit de mise en forme rectangu laire des signaux de tension aux bornes dudit circuit bouchon et un cir cuit dérivateur qui émet des impulsions correspondant au front montant desdits signaux rectangulaires. 7 - Dispositif à sécurité négative selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième circuit secondaire connecté aux bornes dudit générateur de tension comportant un déphaseur et un amplificateur de mise en forme rectangulaire de la tension et en ce que les sorties des deux circuits secondaires sont connectées, à travers une porte ET sur un monos table dont la sortie est connectée7 par l'intermédiaire d'un redresseur, sur un relais dont un contact ouvert au repos est inséré dans un circuit d'utilisation. 8 - Dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il comporte, d'une part, un commutateur à deux positions connectées à la terre, l'une à travers une diode, l'autre à travers un condensateur et en ce comporte, d'autre part, à la fois un circuit récepteur selon l'une quel conque des revendications 2 à 4 et un circuit récepteur selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, de sorte qu'il permet d'envoyer au passage, sur chaque contact frottant, l'une ou l'autre de deux infor mations correspondant à l'une des deux positions du commutateur. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 8 utilisé en association avec une source de courant continu et un dispositif inverseur placés sur chaque crocodile, caractérisé en ce que chaque crocodile comporte une mise à la terre à travers le primaire d'un transformateur dont le secondaire est connecté sur un pontredresseur, qui constitue ladite source de courant continu qui reçoit son énergie dudit générateur de tension alternative lors du passage de la locomotive sur chaque crocodile.