Brevet FR2658973A1 — publié le 19910830

La présente invention concerne un système autamatique de commande de l'allumage et de l'extinction d'un feu de signalisation, en particulier une lanterne de train, du type comprenant une cellule sensible à la lumière pour commander l'allumage ou l'extinction du feu de signalisation suivant que les conditions d'éclairement de la cellule correspondent à une intensité lumineuse située au-dessous ou au-dessus d'un seuil prédéterminé. D'une manière générale, les lanternes de signalisation autonomes et amovibles utilisées dans les chemins de fer pour signaler la queue d'un train, ont un dispositif de commande manuelle doublé d'un dispositif de commande automatique basé sur l'utilisation d'une cellule photoélectrique sensible à la lumière. Comme la tension délivrée en sortie de la cellule varie en fonction de l'intensité lumineuse reçue, la cellule commandera l'allumage de la lanterne si cette tension est inférieure à un seuil prédéternliné, ou son extinction si cette tension est supérieure à ce seuil. Le seuil de référence, dans le cas de la réglementation imposée par les chemins de fer français, correspond à une intensité lumineuse de 100 lux. Cependant, cette meme réglementation impose, pour des raisons évidentes de sécurité, que les lanternes doivent être allumées pendant la Journée si les conditions atmosphériques sont telles que la visibilité est réduite, comme cela est le cas en présence de brouillard ou de fortes pluies. Or, l'expérience montre que la présence du brouillard ou de fortes pluies, n'implique pas nécessairement que l'intensité lumineuse soit tombée à un niveau inférieur au seuil en dessous duquel la cellule déclenchera automatiquement l'allumage de la lanterne. Autrement dit, l'intensité lumineuse peut rester suffisante pour ne pas provoquer l'allumage de la lanterne même lorsque la visibilité est réduite pour cause de brouillard ou de fortes pluies. Il ne reste alors plus qu'une seule solution qui consiste à provoquer l'allumage de la lanterne en agissant sur son dispositif de commande manuelle, ce qui suppose bien entendu que le train est à I'arrêt. Le but de l'invention est de pallier cet inconvénient en partant du principe que le spectre infrarouge de la lumière est discontinu (présence de raies) contrairement à celui de la lumière visible qui est continu. Les raies du spectre infrarouge sont dues aux phénomènes d'absorption de certains rayonnements par l'atmosphère, en particulier en présence de vapeur d'eau. Aussi, l'invention propose un système automatique de commande du type précité avec une première cellule sensible a la lumière et qui assure l'allumage ou l'extinction du feu de signalisation dans des conditions d'éclairement normales lorsque l'on passe du Jour à la nuit et vice-versa, et qui se caractérise en ce qu'il comprend une deuxième cellule sensible à la lumière, ces deux cellules étant respectivement occultées par deux filtres centrés sur deux longueurs d'onde déterminées, l'une de ces longueurs d'onde correspondant à une raie du spectre de la lumière correspondant à des conditions atmosphériques données et pour laquelle la cellule associée réagira de façon différente de l'autre cellule. Selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, les deux cellules sont des cellules photoélectriques et les filtres sont centrés sur des longueurs d'onde de 650 nm et 1060 nm, respectivement, la longueur d'onde de 1060 nm correspondant à une raie du spectre de la lumière en présence de vapeur d'eau dans l'atmosphère, les deux couples filtre-cellule étant choisis de manière à ce qu'ils réagissent sensiblement de la même façon, c'est-à-dire qu'ils présentent des mêmes caractéristiques de réponse. Selon une autre disposition zen de l'invention, les signaux de sortie des deux cellules photoélectriques sont traités par deux circuits amplificateurs, respectivement, dont les sorties sont reçues aux deux entrées d'un circuit différentiel ne délivrant un signal en sortie que si les signaux reçus & ses entrées sont différents l'un de l'autre. Selon encore une autre disposition de l'invention, la première cellule photoélectrique est utilisée, d'une façon connue en soi, pour commander l'allumage ou l'extinction du feu de signalisation lorsque les conditions atmosphériques sont normales. Plus precisément, la sortie de l'amplificateur associé à la première cellule est reçue à une borne d'entrée d'un circuit comparateur dont l'autre borne d'entrée est reliée à une tension de référence ou seuil correspondant à l'intensité lumineuse à partir de laquelle le feu de signalisation doit être allumé Cpassage du jour à la nuit) ou doit entre éteint (passage de la nuit au Jour). Ainsi, lorsque les conditions atmosphériques n' imposent pas l'allumage des lanternes, les deux cellules réagissent sensiblement de la même façon, si bien que le circuit différentiel associé à ces deux cellules ne délivrera aucun signal. Par contre, en présence de facteurs atmosphériques tels le brouillard ou de fortes pluies tendant à limiter la visibilité, la seconde cellule occultée par le filtre centré sur la longueur d'onde de 1060 nm va réagir d'une façon différente de l'autre cellule, créant ainsi un déséquilibre au niveau du circuit différentiel qui est utilisé pour provoquer automatiquement l'allumage du feu de signalisation.L'extinction du feu de signalisation interviendra également automatiquement dès que les conditions atmosphériques redeviendront normales, sauf si bien entendu l'intensité lumineuse est devenue insuffisante, auquel cas la première cellule seule commandera l'allumage du feu de signalisation. En plus d'éviter des interventions manuelles pour 1'allumage des lanternes de trains lorsque les conditions atmosphériques sont mauvaises, le système conforme à l'invention permet d'économiser les piles des lanternes, étant donné que celles-ci une fois allumées seront éteintes dès que les conditions atmosphériques redeviendrant normales, c'est-à-dire que la durée d'allumage est limitée au minimum necessaire imposé par les conditions atmosphériques. En outre, le système conforme à l'invention présente l'avantage d'être simple, peu coûteux et avec la possibilité d'être intégré aux circuits de commande actuels des lanternes existantes sans occasionner des modifications importantes. D'autres avantages, caractéristiques et détails ressortiront de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels la figure 1 est une vue du schéma électrique du système de commande conforme à l'invention, et la figure 2 représente les variations du coefficient de transmission de la lumière au travers de l'atmosphère pour des longueurs d'onde situées dans l'infrarouge proche. En se reportant à la figure 1 le système automatique de commande d'allumage et d'extinction 1 d'un feu de signalisation tel une lanterne de train L comprend deux cellules 10 et 20 sensibles à la lumière telles des cellules photoélectriques par exemple La cellule photoélectrique 10 est reliée en sortie à la borne d'entrée (+) d'un amplificateur opérationnel A1O, et au point de liaison entre une résistance R10 reliée à la masse et une résistance R11 reliée à la borne d'entrée D'une manière analogue la cellule 20 est reliée à la borne d'entrée (+) d'un amplificateur opérationnel A20 et au point de liaison entre une résistance variable R20 reliée a la masse et une résistance R21 reliée a la borne d'entrée (-) de l'amplificateur A20 dont le gain est réglé par une résistance variable R22 montée entre sa borne d'entrée (-) et sa borne de sortie. Les bornes de sortie des deux amplificateurs A10 et A20 sont reliées aux bornes d'entrée (+) et C-) d'un circuit différentiel D30 par l'intermédiaire de deux filtres R13, C13 et R23, C23 et de deux résistances d'entrée R14 et R24, respectivement. Le gain du circuit différentiel D30 est déterminé par la résistance R24 et par une résistance R31 montée entre sa borne d'entrée C-) et sa borne de sortie. La borne de sortie du circuit différentiel D30 est reliée à la borne d'entrée La borne de sortie du premier circuit comparateur C40 est reliée à une entrée d'un circuit de commande d'allumage et d'extinction 50 de la lanterne L. Ce circuit de commande 50 a pour fonction de brancher ou de couper l'alimentation de la lanterne L. Selon une caractéristique importante de l'invention, les deux cellules 10 et 20 sont occultées par deux filtres F10 et F20, respectivement, et dont les caractéristiques seront données plus loin. Le point de liaison L entre le filtre R13, C13 et la résistance R14 montés entre l'amplificateur A10 et l'entrée (+) du circuit différentiel D30, est relié à l'entrée (+) d'un second circuit comparateur C50 dont l'entrée C-) est reliée au point de liaison entre deux résistances R51 et R52 qui sont respectivement reliées à la source d'alimentation et à la masse. La borne de sortie du second circuit comparateur est reliée à une seconde entrée du circuit de commande d'allumage 50. Les filtres F10 et F20 sont centrés sur les longueurs d'onde de 650 nm et 1060 nm, respectivement. Les raies du spectre infrarouge sont dues à des phénomènes d'absorption par certaines molécules de l'atmosphère, notamment par la vapeur d'eau, comme cela est traduit sur le diagramme de la figure 2. On constate sur ce diagramme qu'en présence de vapeur d'eau, il y a une chute du coefficient de transmission T de la lumière pour la longueur d'onde 1060 nm qui correspond à une raie du spectre infrarouge, et cette longueur d'onde est avantageusement choisie pour le filtre F20.Le choix de la longueur d'onde pour le filtre F10, en l'occurrence 650 nm, est faite de manière à ce que les deux filtres aient sensiblement les mêmes caractéristiques de réponse à la lumière pour que ies deux couples filtre-cellule réagissent de manière très voisine l'un de l'autre pour que le circuit différentiel D30 reçoive en entrée des signaux sensiblement identiques lorsque les conditions atmosphériques sont normales. Si besoin est, on peut jouer par exemple sur les résistances variables R20 et R22 de l'amplificateur associé à la cellule 20 pour corriger les écarts éventuels entre les réponses des deux couples filtre-cellule pour rétablir la symétrie afin que le circuit différentiel D30 ne réagisse pas lorsque les conditions atmosphériques sont normales. Ainsi, lorsque les conditions atmosphériques sont normales pendant le jour, les deux couples filtrecellule 10, FLO et 20, F20 vont réagir sensiblement de la même façon au spectre de la lumière visible et du proche infrarouge, et les signaux traités par les amplificateurs A10 et A20, et transmis au circuit différentiel D30 auront sensiblement la même amplitude. Dans ces conditions, le circuit différentiel D30 ne délivrera aucun signal en sortie, et le système sera uniquement sous la commande du couple filtre-cellule 10, F10 par l'intermédiaire du second circuit comparateur C50 qui commandera l'allumage ou l'extinction du feu de signalisation L suivant que l'intensité lumineuse reçue par la cellule 10 au travers du filtre F10 sera au dessous ou au-dessus du seuil déterminé par le circuit comparateur C50. Si par contre, l'atmosphère pendant le Jour est chargée de vapeur d'eau, en présence par exemple de brouillard ou de vapeur d'eau, la cellule 20 occultée par le filtre F20 centrée sur la longueur d'onde 1060 nm correspondant à la raie du spectre infrarouge en présence de vapeur d'eau, réagira moins que la cellule 10. Dans ces conditions, le circuit différentiel D30 va répondre du fait du déséquilibre entre les deux signaux reçus à ses entrées, en délivrant un signal de sortie qui va provoquer l'apparition d'un signal en sortie du circuit comparateur C40 réglé sur une tension de référence qui détermine un seuil stable de fonctionnement. Le circuit de commande 50 agit alors pour commander l'allumage du feu de signalisation L. Dès que les conditions atmosphériques redeviennent anormales, les deux cellules 10 et 20 vont à nouveau réagir de la même façon, rétablissant ainsi l'équilibre au niveau des entrées du circuit différentiel D30, ce qui a pour effet d'inhiber le circuit de commande 50 entraînant l'extinction de la lanterne L, qui reste sous la commande de la cellule 10 seule par l'intermédiaire du circuit comparateur C50. Selon une variante du système décrit précédemment, on peut envisager à la place de la longueur d'onde de 1060 nm, d'autres raies d'absorption de la vapeur d'eau situées à des longueurs d'ondes plus élevées. Il suffit alors de choisir des cellules sensibles à ces rayonnements, des cellules pyroélectriques par exemple. De même la seconde longueur d'onde de 650 nm n'est pas impérative, et elle n'a été choisie que par commodité pour former un couple cellule-filtre ayant des caractéristiques identiques à l'autre couple, sachant que l'on peut si cela n'est pas le cas compenser des ecarts de caractéristiques en jouant sur le gain des amplificateurs. Le schéma électrique tel que représenté à la figure 1 peut être bien entendu complété pour améliorer la sensibilité du système, de telles modifications étant à la portée de l'homme de métier. Il est également possible de prévoir une optique, par exemple des lentilles, pour concentrer sur les cellules un champ plus ou moins large. Enfin, il est important de noter que les deux cellules doivent être montées au voisinage l'une de l'autre pour qu'elles reçoivent la même quantité de lumière et dans les mêmes conditions. REVENDICATIONS 1.- Système automatique de commande de l'allumage et de l'extinction d'un feu de signalisation, en particulier d'une lanterne de train, du type comprenant une première cellule sensible à la lumière pour commander l'allumage ou l'extinction du feu de signalisation suivant que les conditions d'éclairement de la cellule correspondent à une intensité lumineuse située au-dessous ou au-dessus d'un seuil prédéterminé, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième cellule (20) sensible à la lumière, et en ce que les deux cellules (10,20) sont occultées respectivement par deux filtres CF10,F20) centrés sur deux longueurs d'onde déterminées, l'une de ces longueurs d'onde correspondant à une raie du spectre de la lumière pour des conditions atmosphériques données et pour laquelle la cellule (20) associée réagira différemment de l'autre cellule (10 > . 2.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux filtres (F10,F20) sont centres sur les longueurs d'onde de 650 nm et 1060 nm, respectivement, la longueur d'onde de 1060 nm correspondant à une raie du spectre de la lumière en présence de vapeur d'eau, les deux couples filtre-cellule (10,F10 et 20,F20) ayant des caractéristiques de réponse tres proches les unes des autres dans des conditions atmosphériques normales a.- Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque cellule (10;20) est reliée à un amplificateur (A10;A20), les deux bornes de sortie des amplificateurs (A10;;A20 > étant reçues aux deux bornes d'entrée d'un circuit differenti-el (CD30) dont la borne de sortie est reliée à un circuit de commande (50) du feu de signalisation CL) par l'intermédiaire d'un circuit comparateur (C40). 4.- Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que la borne de sortie de l'amplificateur (A10) associé à la première cellule (10) est également reliée à une entrée d'un second circuit comparateur (C50) dont l'autre borne d'entrée est reliée a une tension de référence correspondant au seuil précité, la borne de sortie du circuit comparateur Cl50) étant reliée au circuit de commande (50) du feu de signalisation (L). 5.- Système selon la revendication s ou 4, caractérisé en ce que le gain des amplificateurs (A10,A20) est réglable pour compenser les écarts des caractéristiques des couples filtre-cellule (10, F10; 20,F20). 6.- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cellules C10,20) sont des cellules photoélectriques.