Brevet FR2421782A1 — publié le 19791102

La présente invention concerne un dispositif de commande d'arrêt de train. On connaît dejà divers types de dispositifs, et plus généralement, d'installations de commande d'arrêt de train. Ces installations ont toutes pour but d'éviter la collision entre deux trains ou ensembles de véhicules qui se suivent sur une même voie. Il est déjà connu (figure 1A) de subdiviser une voie L en des segments Cn de longueurs de quelques kilomètres; ces segments étant appelés des "cantons". Suivant un premier principe d'organisation et de gestion du trafic sur une même voie L, on applique la règle de sécurité suivant laquelle deux trains TI, T2 doivent, au moins, être séparés par un canton Ce non occupé par un train. Ainsi, en cas de défaillance de la signalisation, un train dispose d'au moins un canton an pour freiner en catastrophe. Ce premier type d'installations de sécurité est appelé "installation de sécurité à cantons tampons". Selon la figure lA, la positon du train Ti sur le canton Cn+1 interdit au train T2 suivant de pénétrer dans le canton Cn. De plus, le train T2 doit au moins être à l'arrêt à l'extrémité du canton Cn-1. Cela se traduit pour le train T2 par une courbe d'arrêt CA représentant la vitesse maximale possible pour le train T2, sachant que le train TI occupe le canton Cn+1. Dans l'exemple, les stations Si et Si+1 de la ligne L sont séparées par les cantons Cn-2 .... Cn+2. On connaît un second système de sécurité de train (figure 1B) consistant à remplacer le canton tampon par un canton intermédiaire, dans lequel la courbe de vitesse CB du train suiveur T2 est décroissante, de façon que la vitesse soit nuelle à une certaine distance DS avant la fin du canton an qui précède celui (Cn+1) occupé par le train Ti. Cette formule est plus souple que la précédente. Enfin, il existe un troisième mode de gestion de la circulation des trains sur une voie (figure 1C). Ce mode de gestion consiste à subdiviser une voie i en des segments Ln de petite longueur, qui sont des parties des cantons usuels. Chaque train est repéré en position, à partir d'un point de référence, et la courbe de vitesse de sécurité CC du train suiveur T2 accompagne celui-ci et se déplace instantanément en même temps que le train T2. Cette courbe de vitesse CC A'est plus liée à un canton mais à chaque train. La distance libre DL qui sépare le train suiveur T2 du train T1 qui le précède est égale à la distance d'arrêt du train suiveur augmentée d'une distance de sécurité. Dans ce troisième mode de circulation, on est en quelque sorte en présence d'un canton mobile et déformable, dont la forme évolue avec la position du train suiveur.En effet, en mettant en oeuvre les principes cidessus, la distance libre DL que doit respecter le train suiveur T2 par rapport au train T1 qui le précède, dépend essentiellement de la vitesse relative du train suiveur T2 par rapport au train T11 qui le précède. Dans l'absolu, lorsque les deux trains TI, T2 sont à l'arrêt, la distance libre DL est egale à la distance de sécurité. Dans le cas dtun système à cantons tampons, à cantons fixes ou sans cantons tampons, chaque train doit respec- ter, sur le plan de la vitesse, un programme normal PI et un programme d'arrêt P2. Le programme normal P1 est un diagramme de la vitesse maximale en chaque point du trajet et que le train ne doit pas dépasser. Ce programme est établi en fonction de la géométrie de la voie : les arrêts dans les sta- tions, les vitesses en courbe, dans les rampes, dans les des centes, etc..Les vitesses maximales sont établies sans tenir compte de la présence d'autres trains sur la voie. le program- me d'arrêt P2 est établi pour permettre à un train de freiner sur une distance ou en un temps donne après la création d'un signal. Ce programme dépendant essentiellement des caractéristiques du train, telles que la charge, la puissance de frei- nage, etc... le programme d'arrêt se matérialise par une cour- be de vitesse décroissante vers zéro (courbes CA, CB, CC aux figures 1A, 1B, 1C). Le programme d'arrêt est prioritaire par rapport au programme normal. Dans les deux premiers types d'installations, le programme normal est un programme fixe associe å chaque canton, alors que, dans le troisième système, le programme normai se déplace avec le train. La transmission du programme normal et du programme d'arrêt au train se fait par l'intermédiaire de lignes de transmission placées sur la voie. Ces lignes de transmission sont, en général, des lignes bifilaires qui se coupent à des distances déterminées pour former des @roisements. Ces lignes encore appelées boucles sont alimentées par un signal ayant une fréquence donnée; le train muni d'une antenne détecte le passage des croisements des lignes pour créer des signaux séparés par des intervalles de temps qui doivent être supérieurs à une valeur fixe de référence caractéristique de chacun des programmes. En effet, le programme normal P1 est matérialisé par des boucles Ba et le programme d'arrêt par des boucles 32. Comme les deux programmes ne sont pas identiques, la forme des boucles B1 et B2 n'est pas la même, c'est-à-dire que la distance qui sépare les croisements des boucles B1 n'est pas la meme que la distance qui sépare les croisements des boucles 32. Selon l'art antérieur, l'une ou l'autre des deux boucles B1 et B2 est alimentée par un signal de fréquence. Cette alternative est de type " ou-exclusif", ce qui signifie que l'une ou l'autre et non pas les deux boucles simultanément sont alimentées en fréquence. Le problème qui se pose dans les installations connues de contrôle de vitesse de train concerne la transmission de l'information relative à la libération du canton d'ordre n + 1, qui est en aval du canton d'ordre n . La règle veut que, lorsque le canton n + 1 est libre, la boucle B1 du programme normal correspondant an canton n soit mise en oeuvre. Par contre, lorsque le canton n + 1 est occupé, la boucle B2 correspondant au programme d'arrêt est alimentée. A bord de chaque train il y a une seule antenne, qui reçoit la fréquence de l'une ou l'autre des deux boucles B1 et B2 pour détecter les croisements de l'une ou l'autre des deux boucles. Le circuit électronique d'exploitation du signal de réception crée par exemple un signal impulsionnel correspondant à chaque croisement. Un comparateur compare la distance séparant ces signaux impulsionnels à un temps de consigne. Cette comparaison permet de déterminer si la distance entre deux croisements est parcourue par le train, plus rapidement ou moins rapidement que le temps de consigne fixé par le programme correspondant. Si le temps nécessaire pour pourcourir la distance entre deux croisements est infé- rieur au temps de consigne (ce qui signifie que le train cir cule à une vitesse supérieure à la vitesse de consigne fixée par le programme), le circuit de comparaison emet un signal de survitesse qui commande le groupe d'entraînement e+on les freins du train pour respecter la vitesse prévue par le programme. La commutation d'une boucle sur l'autre pose toujours des problèmes lorsque l'on passe de la courbe de vitesse d'ar- rêt P2 (boucle R ) à la courbe de vitesse du programme normal Pi (boucle B1); en effet, la détection des croisements est perturbée puisque la distance qui sépare les croisements n'est pas la mime dans les deux boucles. Cette perturbation est d'autant plus grande qu'il peut se faire que deux croisements successifs dans l'espace pour les deux boucles soient très rapprochés l'un de l'autre.Cette perturbation fait que le détecteur détecte un temps trop court correspondant à une vitesse trop grande et le circuit de comparaison de survitesse crée un signal d'alarme aussi longtemps que l'antenne n'a pas détecté deux croisements successifs d'une même boucle. Pour remédier à cet inconvénient, il est prévu, selon l'art antérieur, d'inhiber le signal d'alarme créé dans ces conditions. On module9 à laide d'un modulateur, le signal de fréquence alimentant la nouvelle bouclez en même temps que l'on commande la commutation. Cette modulation est détectée dans le circuit d'exploitation du train pour créer un signal supprimant le signal d'alarme. La durée de cette modulation est choisie en fonction du circuit. L'inconvénient dtune telle installation est queg pendant la durée d'inhibition correspondant à l'émission du signal de modulation, le circuit de sécurité de freinage ne peut pas tenir compte des autres alarmes qui peuvent être impératives et notamment d'une alarme de survitesse réelle, Cela constitue un inconvénient extrêmement grave des instal lations connues. La présente invention a pour but de créer une ins- tallation de commande d'arrêt de train, en sécurité, qui ne soit pas aveugle pendant un changement de mode de fonctnon- nement, loraque l'on passe du programme normal au programme d'arrêt. A cet effet, l'invention concerne une installation du type ci-dessus, caractérisée en ce que l'équipement au sol associé à chaque canton, se compose d'un générateur de fréquence GF créant une fréquence de mode normal F1, une fréquence de mode perturbée F2 et une fréquence porteuse F3 à module alimentant un sélecteur de mode SM relié à un amplificaiteur AM avec le signal de fréquence F3 modulé par le signal normal F1 ou par le signal per@urbé F2 pour fournir un signal de fréquence FSn en fonction d'un signal d'occupation OCC (n+1) reçu par le sélecteur de mode SM et correspondant à l'occupation du canton suivant C n+1, ainsi qu'un signal de fréquence PPn permettant la lecture du programme perturbé P2n et l'équipement embarqué à bord de chaque train comporte un circuit logique de freinage d'urgence (CLF) fournissant un signal de freinage d'urgen@e FU, en fonction des signaux FSn et PPn détectés par son antenne AN, ce circuit logique CLF détectant à la fois le signal FSn et le signal. PPn pour commander l'asservissement prioritaire sur la signal PPn définissant le programme perturbe lorsque ce circuit détecte un signal Fsn correspondant au mode perturbé. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels la figure 1A est un schéma d'une voie divisée en cantons et d'un programme de vitesse d'arrêt associé à cette voie, dans le cas d'un canton tampon;; - la figure 13 est un schéma analogue à celui de la figure 1A, dans le cas d'une installation sans canton tampon, - la figure 1O est un schéma analogue au schéma précédent, dans le cas d'un programme de vitesse dans un sys- thème à cantons mobiles déformables, - la figure 2 est un schéma d'un programme de vitesse normale et des programmes d'arrêt d'une voie, dans la partie séparant deux stations, = la figure 3 est un schéma-bloc de la partie de l'installation au sol de commande d'arrêt, - la figure 4 est un schéma général de la partie d'une installation de commande d'arrêt embarquée à bord du train. L'installation de commande d'arrêt de train selon l'invention, se compose d'un équipement au sol et d'un équipement embarqué à bord des trains. Selon la figure 2, qui représente un intervalle de deux stations Si, Si+1 séparées par des can@ons Cn-1, Cn, Cn+1, Cn+2 portant respectivement les numéros d'ordre n-1, n, n+1, n+2 à partir d'une origine quelconque. La figure 2 montre, d'une part, la courbe du programme normal formée des segments P1(n-1), P1(n), P1(n+1), P1(n+2) et les courbes du pregramme d'arrêt P2(n-1), P2(n), P2(n+1); P2(n+2) associées respectivement aux cantons Cn-1, Cn, Cn+1, Cn+2. La courbe du programme normal commence a zéro dans le segment P1(n-1) du canton Cn-1, puis la vitesse @roît, et présente un certain profil sensiblement constant sur les cantons Cn et Cn+1 pour décroître de nouveau pour s'annuler à la station S2 dans le segment P1(n+1). Les courbes d'arrêt P2 (n) et P2 (n+1) sont des courbes décroissantes d'une vitesse maximale Vm à une vitesse nulle située à une distance dn et dn+1 avant la fin du canton respectif Cn, Cn+1. De telles courbes existent également pour les cantons Cn-1 et Cn+2, mais elles n'ont pas été représentées. La figure 2 montre également le tracé schématique des boucles Bn, B'n et Bn+1, B'n+1 correspondant respectivement au conducteur fournissant le-signal du programme normal Pi (n) P1(n+1) et le signal du programme d'arrêt P2(n), P2(n+1). La figure 3 est un schéma de l'équipement au sol correspondant à un canton courant. L'expression "canton courant" désigne un canton quelconque ne présentant pas de caractéristiques exceptionnelles. Cet équipement crée un signal de fréquence FSn lié à ce canton Cn. Ce signal de fréquence FSn alimente la boucle de transmission Bn de ce canton Cn. Le signal FSn que l'on recueille à la sortie de l'équipement au sol et qui alimente la boucle Bn dépend de différents signaux reçus par l'équipement du canton Cn. Le générateur de fréquence L crée@deux signaux de basse fréquence, à savoir un signal de mode normal FI et un signal de mode perturbé F2, ainsi qu'un @ignal de haute fréquence F3 destiné à être modulé par l'un ou l'aubre des sigaux F1 et F2 suivant la commande du sélecteur de mode SM. Ces trois signaux alimentent le sélecteur de mode SM, dont la sortie est reliée à l'amplificateur AM qui fournit le @ignal de sortie FSn. Le sélecteur de mode SM reçoit un signal d'occupation CCC (n+1) provenant du canton Cn+1 qui se trouve à la suite du canton Cn dans le sens de circulation des trains. Ce signal d'occupation OCC (n+1) est un signal logique défini comme suit : - l'état du signal OCC (n+1) est égal à zéro si le canton Cn+1 est occupé ou s'il y a toute autre raison nécessitant l'arrêt du train sur le canton On. - l'état du signal OCC (n+1) est égal à 1, si le canton Cn+1 est libre et s1iI n'y a pas d'autres raisons né- cessitant l'arrêt du train sur le canton On. Le signal FSn fourni par l'amplificateur AM est modulé par le signal Fl pour le signal OCC (n+1) = 1 et par le signal F2 pour le signal OCC (n+1) = O. Le signal FSn est coupé lorsque l'amplificateur AM reçoit un signal AG = O. Le générateur GF orée également une fréquence F4 amplifiée par l'amplificateur AM' pour donner le signal PPn de programme d'arrêt. Ce signal PPn, qui alimente la boucle B'n, correspond au programme d'arrêt P2n. Ce signal n'est pas modulé. il s'agit d'un signal de fréquence déterminée. Ce signal PPn est toujours présent. il n'est absent qu'en cas de panne. Ce signal sert à la détection des croisements de la boucle B'n correspondant au programme d'arrêt P2n. L'amplificateur AM reçoit également un signal d'ar- ret général AG venant du poste central de commande, non repré- senté. Ce signal a pour but de commander l'arrêt de l'ensemble des trains sur un tronçon ou un cnaton. Le signal AG est un signal logique, dont l'état est égal à 1, en l'absence de besoins d'arrêt. Ce signal AG est égal à zéro pour indiquer une commande d'arrêt. Selon la figure 4, l'équipement embarqué à bord d'un train comporte une antenne AN recevant les signaux PPn et FSn qui sont combinés par le circuit logique de freinage d'urgence CLF émettant le signal de freinage d'urgence FU. Le circuit logique CLF comporte un détecteur de porteuse DP dont l'entrée e.st reliée à l'antenne AN pour recevoir le signal F FSn et dont la sortie est reliée à une porte logique ETI pour lui fournir le signal de porteuse PFs. Le circuit CLF comporte, également, un détecteur de modulation DM qui reçoit le signal FSn et crée un signal de mode normal MFS et un signal de mode perturbé MPP. La sortie MFS du détecteur de modulation DM est reliee à la porte OU Enfin, le circuit comporte un détecteur de croisement DC reçoit le signal FSn et crée des signaux impulsionnels correspondant à chaque croisement. Ces signaux, non référencés, sont appliqués à un dispositif de contrôle de suivitesse DCs composé d'un comparateur non détaillé, qui compare l'inter- valle TFS de deux signaux impulsionnels de croisement à une valeur limite To pour vérifier que la durée TFS est su- périeure à la durée limite To.Lorsque cette inégalité n'est pas vérifiée, le dispositif de survitesse DOS crée un signal de survitesse SVFS qui est appliqué à une porte ET2. Le circuit logique CLF comporte, également, un détecteur de croisements DCA recevant le signal PPm pour four- nir, comme pour le signal FSn des signaux impulsionnels correspondant aux différents croisements. Le temps qui sépare deux croisements Tpp est comparé par un dispositif de survitesse DCSA d'arrêt à une valeur limite T'O pour vérifier que le temps Tp: est toujours supérieur au temps To'. Si cette inégalité n'est pas vérifiée, le dispositif de survitesse d'arrêt DCSA crée un signal de survitesse d'arrêt SVPP qui alimente la porte OU 1 en même temps que le signal de mode normal MFS. Le circuit comporte, en outre, un détecteur de porteuse DPA, qui reçoit le signal PPn et crée un signal de porteuse PPP appliqué à une entrée d'une porte OU2 à deux entrées. La seconde entrée reçoit le signal MFS. La porte OU d est reliée à l'une des entrées de la porte ET 2, dont l'autre entrée reçoit le signal SVFS. La sortie Be la porte ET 2 est reliée à une entrée de la porte ET 1, à quatre entrées, une autre entrée recevant le signal PFS, la troisième recevant le signal de sortie (non référencé) de la porte OU 2 et la quatrième recevant le signal de sortie de la porte OU 3. La porte OU 3 reçoit sur ses entrées les signaux MFS et MPP, de telle sorte que le freinage d'urgence soit com- mandé par la porte ET 1 en cas d'absence de modulation sur e signal FSn. La combinaison des signaux dans le circuit CLF est telle que, lorsque le signal FSn es@ modulé par le signal F2 de mode perturbé, le circuit 01F est commuté par combinaison logique pour tenir compte du signal PPn et vérifier dans le détecteur DCSA si la vitesse du train est inférieure à la vitesse de consigne correspondant au programme d'arrêt P2n as socie au canton On pour émettre le signal U. A titre de remarque, comme le tracé des boucles En et E'n est réalisé en fonction d'un programme détermine cor- respondant, notamment à la nature de la voie, ce programme est défini, de façon fixe, par les croisements des boucles En et B'n. La distance qui sépare les divers croisements des boucles Bn et B'n est variable en fonction du programme de vitesse normale Pin et du programme de vitesse d'arrêt P n. Grâce à ce mode de commande, on simplifie considérablement le circuit logique de freinage d'urgence CLF, car les dispositifs de survitesse normale et de survitesse d'arrêt effectuent une comparaison entre le temps nécessaire aux trains à parcour.ir la distance séparant deux croisements de la boucle En et B'n, pour comparer ce temps à une valeur de consigne To ou T'o. Ces deux valeurs To et T'o qui, le eas échéant, peuvent 8tre ou non identiques, sont des constantes. Ces constantes sont liées à chaque train. Ces constantes peuvent être les mêmes pour tous les trains. Elles peuvent, également, être différentes. De façon générale, le circuit logique de freinage décrit ci-dessus fonctionne comme suit : Le signal FSn appelé, dans un but de simplification signal FS sans l'indice n correspondant aux cantons d'émission, est utilise pour la détection des croisements, la détection de modulation et la détection de porteuse. La détection des croisements obtenus par le signal FS donne une information au dispositif de survitesse suivant que le temps de parcours réel Tfs nécessaire aux trains pour parcourir la distance séparant deux croisements, est supérieu- re ou inférieure à une valeur de référence To. Le dispositif de survitesse crée un signal logique SVFS dont l'état est égal à 0, si le dispositif détecte une survitesse (c'est-à- dire si le temps de parcours. TFS est inférieur au temps de consigne To). Dans le cas contraire, c'est-à-dire si le fonctionnement est normal, et s'il n'y a pas de survitesse (temps TFS supérieur à To), l'état du signal SVFS est égal à 1. Le signal FS subit, également, une détection de modulation. Si le signal FS est modulé en mode normal, cela signifie que le canton suivant est libre. Cette rnformation de modulation est utilisée pur inhiber l'action de la survitesse liée au programme perturbe, pour que la courbe de survitesse P2 ne puisse pas influencer le fonctionnement du train. Enfin, le signal FS subit une détection de porteuse0 En l'absence de porteuse, le signal PFS est à l'état zéro, ce qui se traduit par un signal logique FU, d'état zéro, commandant l'arrêt d'urgence du frein. Le signal PP du programme perturbé P2 est utilise pour la détection des croissements de la boucle B'n qui mate rialise la courbe de vitesse P2 du programme perturbé pour vérifier qu'il n'y a pas survitesse. Ce signal subit, égale ment, une détection de porteuse pour commander en l'absence de porteuse le signal PPP qui entraîne l'émission du signal FU commandant le freinage d'urgence, si le signal de modulation MFS est égal à O. Les divers signaux fournis par les composants du cir- cuit logique de freinage CEP d'urgence sont des signaux qui peu- vent exister en parallèle et qui ne dépendent pas du temps Il ne s'agit pas de signaux séquentiels et seule la combinaison de ces signaux définit l'état du signal FU. De façon générale, la commande du freinage d'urgence par le signal FU se fait dans les conditions suivantes : 1 ) PFS = 0 : le signal PFS du détecteur de porteuse est égal à l'état zér@, se. 2 ) SVFS = 0 : le signal SVFS est égal à l'état zéro seul. 34) SVPP = O et MFS =- O o le signal SVPP O 0 et mi multanément le signal MFS est égal à O. Cela correspondant à l'absence de mode normale Dans le cas contraire, le mode normal inhibe l'action de SVPP = 0. 40) PPP - O et MFS O g cela correspond à la commande du frein d'urgence dans la zone séparant l'extrémité de la courbe B'n du programme perturbé P n es la fin du canton n. Si le canton suivant Cn+1 est occupé, le signal OCC (n+1) est égal à O. A titre complémentaire, il convient de signaler que toutes pannes simulent une occupetion du canton par une inf@r- mation restrictive OCC (n+1) = 0. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Installation de commande d'arrêt de trains par un équipement au sol et un équipement embarqué dans chaque train, l'équipement au sol étant constitué par des boucles conductrices definissant des croisements, ces croisements étant répartis, d'une part, suivant un programme normal P1n et, d'autre part, suivant un programme perturbe P2n assoeié à chaque canton On d'ordre n, chaque boucle étant traversée par un signal FSn, PPe formé par l'équipement au sol, installation caracté- risée en ce que l'équipement au sol associé à chaque canton, se compose d'un générateur de fréquence GF créant une fréquence de mode normal F1, une fréquence de mode perturbée F2 et une fréquence porteuse F3 à moduler alimentant un sélecteur de mode SM relié à un amplificateur AM avec le signal de fréquence F3 modulé par le signal normal F1 ou par le signal perturbé F2 pour fournir un signal de fréquence FSn en fonction d'un signal d'occupation OCC (n+1) reçu par le sélecteur de mode SM et correspondant à li occupation du canton suivant Cn+1, ainsi qu'un signal de fréquence PPn permettant la lecture du programme perturbé P2n, et l'équipement embarqué à bord de chaque train comporte un circuit logique de freinage d'urgence CLF fournissant un signal de freinage d'urgence FU, en fonction des signaux FSn et PPn détectés par son antenne AN, ce circuit logique 01F détectant à la fois le signal FSn et le signal PPn pour commander l'asservissement prioritaire sur le signal PPn définissant le programme perturbé lorsque ce circuit détecte un signal FSn correspondant au mode perturbé. 2. Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que le circuit de freinage d'urgence comporte un détecteur de porteuse DP recevant le signal de fréquence normal FSn pour créer un signal de porteuse PFS, un détecteur de modulation DM recevant le signal FS pour créer un signal de mode normal MFS et un signal de mode perturbé MPP, et un détecteur de croisements DC alimentant un dispositif de survitesse DCS créant un signal logique de survitesse SVFS, et un détecteur de porteuse DPA recevant le signal PPn pour créer un si gnal de porteuse PPP et un détecteur de croisement DCA recevant également le signal PPn pour alimenter un dispositif de survitesse de programme perturbé DOSA et créer un signal de survitesse de programme perturbé STPP qui est combiné au signal de porteuse PPP ainsi qu'à des signaux traduisant l'état perturbé dans le signal FSN pour créer le signal d'arrêt d'urgence FU.