Brevet FR2731974A1 — publié le 19960927

Dispositif de surveillance du traffic ferroviaire La présente invention est relative à un dispositif de surveillance du traffic ferroviaire. Le secteur technique de l'invention est celui de la fabrication des matériels de surveillance du traffic ferroviaire. La présente invention a particulièrement pour objet le contrôle de la présence ou de l'absence d'un convoi dans une zone ou section déterminée d'un réseau ferroviaire. Il est connu d'équiper chaque tronçon ou zone successifs d'un réseau ferroviaire, d'un émetteur situé à une première extrémité du tronçon et d'un récepteur situé à une deuxième extrémité du tronçon, qui capte les signaux transmis par les rails du tronçon. Il est connu par ailleurs de détecter localement, le passage d'un essieu en un point donné du réseau ferroviaire, par des dispositifs décrits par exemple dans le brevet FR 2.271.100 (ROBERT Jean). Les dispositifs de surveillance du traffic ferroviaire par tronçon ou par zone, sont destinés à permettre de détecter la présence d'un essieu d'un convoi présent dans la zone surveillée, du fait que l'essieu provoque un court-circuit entre les deux rails, ce qui provoque un affaiblissement notable du signal reçu par le récepteur, et provoque par conséquent la fermeture ou l'ouverture d'un relais de sortie du récepteur qui constitue une information binaire qui peut être transmise à distance à un poste central de commande et/ou de surveillance du traffic. Les signaux utilisés sont des signaux variables de basse tension, par exemple des signaux modulés en fréquence ou des signaux impulsionnels le récepteur de chaque zone est ajusté pour être sensible au signal émis par l'émetteur de la même zone, des filtres pouvant être prévus pour atténuer les signaux émis par les émetteurs des autres zones, les rails de plusieurs zones successives étant généralement électriquement connectés ou pontés pour servir en outre notamment de support de transmission d'énergie électrique de traction ou autre. Afin de permettre le réglage et/ou l'accord en fréquence de chaque récepteur sur l'émetteur de la zone considérée, ainsi que pour permettre une adaptation de l'impédance d'entrée du récepteur, l'entrée du récepteur comporte une cellule d'adaptation qui permet au personnel de service d'effectuer les réglages. La présente invention a pour objet d'améliorer les dispositifs connus de surveillance du traffic ferroviaire par zone. En effet, les systèmes existants, qui délivrent une information binaire et qui peuvent être utilisés notamment pour la commande de dispositifs de signalisation des zones amont et/ou aval de la zone surveillée, sont susceptibles d'être sujets à des aléas de fonctionnement qui sont dûs notamment à des variations incontrôlées de l'impédance entre les rails (en fonction de variations d'humidité notamment), en l'absence de convois, ainsi qu'à des variations de la qualité du court-circuit provoquées par l'essieu entre les deux rails, du fait notamment de variations de l'impédance de contact entre le rail et la roue de l'essieu. Ces aléas de fonctionnement sont particulièrement préjudiciables dans le cadre de réseaux ferroviaires supportant un traffic dense (tels que les dessertes de grandes zones urbaines, les réseaux de transport urbain, souterrains ou non, métro), et/ou dans le cas de zones dont l'accès pour le personnel de service est difficile et/ou nécessite l'interruption du trafic, telles que galeries, tunnels, ponts notamment. L'objet de la présente invention vise notamment à améliorer la fiabilité et la maintenabilité des dispositifs de surveillance du traffic ferroviaire. La solution au problème posé consiste à procurer un dispositif de surveillance du traffic ferroviaire comportant, pour chaque zone surveillée - un émetteur d'un signal basse tension qui est connecté aux rails et est situé au voisinage d'une première extrémité de la zone, - un récepteur du signal émis par l'émetteur, qui est connecté auxdits rails et qui est situé au voisinage d'une deuxième extrémité de la zone, dans lequel les rails servent de conducteurs de transmission dudit signal émis par l'émetteur, lequel récepteur comporte un détecteur du signal en provenance de la voie ferrée (qui est modifié ou altéré ou fortement affaibli lors de la présence et/ou du passage d'un convoi formant un court circuit entre les rails) dans la zone surveillée, lequel détecteur est raccordé aux bornes d'entrée du récepteur (et/ou à la voie ferrée) par au moins deux fils, dans lequel l'un desdits fils constitue l'enroulement primaire d'un transformateur à flux compensé, lequel dispositif comporte en outre - un organe de mesure (de l'intensité, par exemple un potentiomètre) du courant circulant dans l'enroulement secondaire du transformateur, -un dispositif de traitement d'un signal représentatif du courant mesuré, - un interface numérique de communication (de préférence bidirectionnelle) dudit dispositif de traitement avec un poste de contrôle. Le détecteur de présence est apte à délivrer sur deux bornes de sortie une information/signal binaire représentatif de la présence ou de l'absence d'un convoi dans ladite zone surveillée, et le dispositif de traitement de signal est apte à délivrer sur l'interface numérique de sortie une information/signal numérisé représentatif du courant de signalisation circulant dans la voie. Le transformateur à flux compensé comporte - un enroulement secondaire, - un détecteur de flux magnétique résiduel, - un amplificateur dont l'entrée est connectée audit détecteur de flux et dont la sortie est connectée audit enroulement secondaire, Selon des modes préférentiels de réalisation de l'invention - le transformateur comporte un enroulement tertiaire (constituant ledit détecteur de flux magnétique résiduel) - alternativement, ledit transformateur comporte une sonde à effet Hall, qui est insérée dans l'armature du transformateur (et qui constitue ledit détecteur de flux magnétique résiduel) - ledit fil constituant le circuit primaire du transformateur s'étend (de préférence de façon sensiblement rectiligne) au travers d'une ouverture (35) prévue dans la carcasse (l'armature) du transformateur; - l'armature du transformateur est monobloc (en une seule pièce ou un seul ensemble rigide) et forme un circuit magnétique fermé sur luimême; - alternativement, l'armature du transformateur est constituée par au moins deux pièces articulées entre elles ou séparables, et apte à former un circuit magnétique fermé sur lui-même - le dispositif de traitement du signal comporte successivement : un amplificateur, un filtre passe-bande, un convertisseur analogique numérique - le dispositif de traitement du signal comporte un dispositif numérique à microprocesseur - le dispositif comporte des moyens de calcul de transformée de Fourrier (FFT). L'invention permet de disposer à distance d'une information complète (l'image numérique d'un signal analogique) qui peut être analysée pour surveiller l'évolution du signal reçu par le récepteur, pour prévoir, à l'avance dans certains cas, et surveiller l'apparition de défauts du système de détection à sortie binaire ( tout ou rien ). Dans le cas préféré où le dispositif comporte un système à microprocesseur pour l'analyse des signaux reçus, qui est connecté à une interface bidirectionnelle de communication, cela permet de paramétrer à distance les analyses effectuées par le dispositif à micro-processeur, et d'interroger à distance le dispositif à micro-processeur pour recevoir les informations élaborées par celui-ci qui sont désirées. L'invention permet la mise en place d'une maintenance préventive sur les équipements de sécurité qui servent à réguler le traffic ferroviaire sans altérer le caractère de sécurité desdits équipements. Du fait que le signal binaire généré par les détecteurs, est généralement utilisé pour la commande de dispositifs de signalisation à usage des conducteurs de convois, il est important que le système de prise d'informations n'introduise aucun disfonctionnement ou aucune modification de ce système, ce qui peut être obtenu grâce à l'utilisation notamment d'un transformateur à flux compensé, qui sert de capteur du signal reçu par le récepteur. Dans le cas d'utilisation d'un transformateur à flux compensé qui utilise une cellule de Hall sensible au flux magnétique circulant dans l'armature, la cellule est disposée dans un entrefer ménagé dans l'armature, et le signal délivré par la cellule de Hall est amplifié et envoyé dans l'enroulement secondaire du transformateur pour annuler le champ magnétique résiduel. Le circuit magnétique est de préférence en forme générale de tore, afin de libérer une ouverture centrale, servant de passage au fil de raccordement du détecteur, lequel fil constitue ainsi l'enroulement primaire du transformateur, tout en s'étendant librement de façon sensiblement rectiligne, afin d'éviter d'induire toute perturbation dans le signal à mesurer qui circule dans ce fil. Dans le cas d'utilisation d'un troisième enroulement tertiaire pour détecter le flux magnétique résiduel, celui-ci est placé autour du circuit magnétique, et est connecté à un amplificateur opérationnel de gain élevé, qui débite dans l'enroulement secondaire, de sorte que l'amplificateur, l'enroulement secondaire, l'enroulement magnétique et l'enroulement tertiaire, constituent une boucle de contre-réaction qui maintient un flux magnétique nul dans le circuit magnétique. Dans les deux cas, l'intensité du courant circulant dans l'enroulement secondaire, est constamment rigoureusement proportionnel à celle du courant circulant dans l'enroulement primaire, c'est-à-dire dans le fil de transport du signal reçu par le récepteur, c'est-à-dire par le détecteur à sortie binaire. L'utilisation de tels types de transformateurs à flux compensé, permet d'obtenir une très grande précision de mesure dans une plage de fréquence très large, de quelques hertz à plusieurs dizaines de kilohertz et avec une très grande dynamique pouvant dépasser 50 décibels, et permet donc de mesurer de façon précise, les faibles courants (quelques microampères ou dizaines de microampères) arrivant au détecteur. Les nombreux avantages procurés par l'invention seront mieux compris au travers de la description suivante qui se réfère aux dessins annexés qui illustrent sans aucun caractère limitatif des modes préférentiels de réalisation de l'invention. La figure 1 illustre schématiquement le principe connu en soi, de surveillance du traffic ferroviaire dans un réseau ferroviaire découpé en zones successives, parfois appelées cantons. La figure 2 illustre schématiquement les principaux constituants d'un dispositif selon l'invention. La figure 3 illustre un mode préférentiel de mise en oeuvre d'un transformateur à flux magnétique compensé dans un dispositif selon l'invention. Par référence à la figure 1, le réseau ferroviaire est découpé en trois zones successives 1, 2, 3. Les rails 4 et 5 de la voie ferrée sont respectivement reliés électriquement par des ponts 8 assurant une continuité électrique dans chacun des rails. Comme représenté figure 1, l'un des rails peut être relié à une masse et entre le rail 4 et le rail 5, est disposé un émetteur 6 d'un signal basse tension par l'intermédiaire d'un transformateur de couplage ou d'isolement 7. L'émetteur 6 est disposé à une première extrémité de la zone 2 à surveiller et un récepteur 9 correspondant est disposé à proximité de la deuxième extrémité de la zone 2 à surveiller. Le récepteur 9 est raccordé au circuit secondaire d'un transformateur 12 relié au récepteur 9 par des bornes d'entrée 10 et 11. Le circuit primaire du transformateur d'isolement ou de couplage 12 est relié à chacun des rails 4 et 5, et permet de capter le signal transmis par ces rails et émis par le récepteur 6. Par référence à la figure 2, le dispositif de détection et de traitement du signal reçu par le récepteur, comporte, connectée aux bornes d'entrée 10 et 11, une cellule d'adaptation 19 qui permet au personnel de service et de maintenance de régler des paramètres du récepteur et permet ainsi de l'accorder à l'émetteur correspondant et à l'impédance correspondante de la zone à surveiller. Les bornes de sortie de la cellule d'adaptation 19 sont connectées par des fils 17 et 18, aux bornes d'entrée d'un détecteur 13, dont les bornes de sortie sont connectées à un relais 14 muni d'un bobinage 141 et actionnant un contact 142 qui est relié à des bornes de sortie 15 et 16, sur lesquelles l'état binaire du détecteur 13 peut être lu à distance par exemple. Conformément à l'invention, un transformateur 20 à flux compensé est prévu dans le récepteur 9 qui utilise l'un des fils 17 et 18 comme enroulement primaire du transformateur. Le transformateur 20 comporte un détecteur 22 du flux magnétique résiduel qui peut être constitué par une cellule de Hall ou par un enroulement tertiaire. Le transformateur 20 comporte également un enroulement secondaire 21 ; comme déjà explicité, le détecteur de flux 22 est connecté aux entrées d'un amplificateur 23 dont la sortie est reliée à l'une des bornes de l'enroulement secondaire 21, de manière à faire circuler dans celui-ci un courant de compensation du flux magnétique qui est une image fidèle du courant circulant dans le fil 18. Le courant 33 circulant dans l'enroulement secondaire 21 peut être capté et transformé en une tension 34 par un capteur tel qu'un potentiomètre 24. La tension 34 représentant l'image du signal reçu par le détecteur 13 est tout d'abord amplifiée par un amplificateur 25 dont la sortie est reliée à un filtre passe-bande 26 ; à la sortie du filtre 26 est prévu un convertisseur analogique numérique 27 transformant le signal d'entrée analogique en un signal de sortie numérique qui peut être mémorisé et faire l'objet de différents traitements numériques par une unité 28 de traitement numérique, de préférence équipée d'un micro-processeur. L'unité 28 de traitement numérique du signal est connectée à une interface 29 de communication, de préférence bidirectionnelle, permettant à un poste central 30 ou poste de contrôle d'interroger à distance par l'intermédiaire d'un réseau numérique de télécommunication 31, le dispositif-récepteur et permettant de paramétrer à distance également celui-ci. Comme illustré figure 3, le transformateur à flux compensé 20 peut être simplement constitué par une armature 32 magnétique en forme générale de tore, autour de laquelle sont enroulés l'enroulement secondaire 21 et un enroulement tertiaire 22 jouant le rôle de détecteur de flux magnétique résiduel, comme explicité précédemment. L'ouverture 35 ménagée dans l'armature 32 du transformateur 20 permet le passage du fil 18 véhiculant le signal délivré au détecteur repéré 13, figure 2. Les récepteurs de circuits de voie utilisés sont des organes sur lesquels repose la sécurité ferroviaire; ils sont donc dits de sécurité . Le dispositif selon l'invention n'altère pas la sécurité de l'installation de signalisation existante. Le dispositif mesure et analyse le signal rentrant dans le récepteur en conservant l'isolement galvanique des circuits. Le dispositif selon l'invention n'introduit aucune altération du signal de signalisation et il est capable sans contact électrique de mesurer des courants d'entrée de quelques microampères. Ce dispositif peut s'adapter pour tout type de circuit de voie - à fréquence fixe, - à fréquence modulée, - à impulsions. REVENDICATIONS 1. Dispositif de surveillance du traffic ferroviaire comportant, pour chaque zone surveillée (1, 2, 3) - un émetteur (6) d'un signal basse tension qui est connecté aux rails (4, 5) et est situé au voisinage d'une première extrémité de la zone, - un récepteur (9) du signal émis par l'émetteur (6), qui est connecté auxdits rails et qui est situé au voisinage d'une deuxième extrémité de la zone, dans lequel les rails servent de conducteurs de transmission dudit signal émis par l'émetteur (6), lequel récepteur (9) comporte un détecteur (13) de présence d'un convoi dans la zone surveillée, lequel détecteur (13) est raccordé aux bornes d'entrée (10, 11) du récepteur (9) par au moins deux fils (17, 18), caractérisé en ce que l'un desdits fils (17, 18) constitue l'enroulement primaire d'un transformateur (20) à flux compensé, et en ce que ledit dispositif comporte en outre - un organe (24) de mesure du courant (33) circulant dans l'enroulement secondaire du transformateur, -un dispositif (25, 26, 27, 28) de traitement d'un signal (34) représentatif du courant (33) mesuré, - un interface numérique (29) de communication dudit dispositif de traitement avec un poste de contrôle (30). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le transformateur comporte un enroulement tertiaire constituant un détecteur de flux magnétique résiduel. 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le transformateur comporte une sonde à effet Hall, qui est insérée dans l'armature du transformateur et qui constitue ledit détecteur de flux magnétique résiduel. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit fil (17, 18) constituant le circuit primaire du transformateur s'étend au travers d'une ouverture (35) prévue dans la carcasse du transformateur. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'armature (32) du transformateur est monobloc et forme un circuit magnétique fermé sur lui-même. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'armature (32) du transformateur est constituée par au moins deux pièces articulées entre elles ou séparables, et aptes à former un circuit magnétique fermé sur lui-même. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6; dans lequel le dispositif de traitement du signal (34) comporte successivement: - un amplificateur (25), - un filtre passe-bande (26), - un convertisseur analogique numérique (27). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le dispositif de traitement du signal (34) comporte un dispositif numérique (28) à microprocesseur. 9. Dispositif selon la revendication 8, comportant des moyens de calcul de transformée de Fourrier (FFT).