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Système de signalisation ferroviaire pour la reconnaissance d'un véhicule prédéterminé a son passage en un point donne.
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La présente invention concerne un Systeme de signalisation ferroviaire, pour la reconnaissance d'un véhicule prédéterminé ä son passage en un point donne.
Une application-bien entendu non limitative - d'un tel système est la reconnaissance de certains types de loconotivesavant leur passage devant les capteurs des détecteurs de boltes chaudes (DBC).
Les DBC sont des dispositifs de thermographie infrarouge placés au bord de la voie, hauteur des boggies des véhicules ferroviaires ; le passage du véhicule devant le DBC excite le capteur infrarouge, qui délivre une information de temperature du boggie passant dans le champ de visée, pour déclencher une alarme lorsque la température excède une valeur prdddterminde.
11 se trouve cependant ue certains types
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de locomotives possèdent en partie basse des bottes de trains d'engrenagesrdducteurs qui sont portdes - mais de fason normale - a une temperature élevée ; le passage de la locomotive devant le DBC risque donc, surtout en tété, de provoquer une fausse alarme. rl est donc souhaitable de disposer d'un Systeme susceptible de reconnattre le type particulier de locomotive risquant de déclencher une telle fausse alarme et de permettre l'inhibition du DBC pendant la durde du passage de la locomotive.
De façon générale, il peut etre nécessaire de reconnoitre un véhicule prédéterminé ä son passage en un point donne dans de très nombreux cas, par exemple pour identifier automatiquement le chargement dlun wagon, détecter le passage d'un convoi attendu
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enun point donné,....
Ces systèmes comportent, classiquement :
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. une balise d'interrogation, fixe par rapport à la voie et placée audit point donne, cette balise comportant : - des moyens émetteurs d'une onde hertzienne en direction des véhicules passant sur la voie, - des moyens rdcepteurs d'une onde hertzienne prove- nant des vdhicules passant sur la voie, . un répondeur mobile, embarqué par ledit vdhicule
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predetermine, et propre, lors du passage de celui-ci au droit de la balise, ä recevoir l'onde dmise par la balise et ä remettre une onde vers celle-ci.
Un inconvénient constant rencontré avec les dispositifs connus vient du fait qu'il est toujours nécessaire de prévoir une alimentation pour le répondeur mobile, ce qui, meme pour le cas de piles incorporées de très longue durde, nécessite un contröle périodique de tous les répondeurs, contröle astreignant et d'autant plus difficile qu'il s'agit de dispositifs embarques, qui nécessitent donc le rappel du véhicule en atelier et son immobilisation pendant un certain temps.
Au contraire, l'alimentation de la balise peut être prise sur celle du DBC et, si l'on souhaite vérifier périodiquement les balises, il n'est pas necessaire de les localiser puisque celles-ci sont fixes.
L'un des buts de l'invention est donc de proposer un système balise-répondeur du type précité dans lequel le répondeur est un répondeur passif, dépourvu de source d'alimentation interne.
Le système doit également répondre ä un certain nombre de conditions da fonctionnement rigoureuses, notamment : . absence de perturbation par les parasites électriques
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engendrés notamment par les locomotives électriques, faiblesdimensions du repondeur, en raison de la place limitée disponible, tout particulièrement lorsque le répondeur est placd sous la locomotive, robustesse et fiabilité du répondeur et de la balise, pour résister aux contraintes de toute nature que subissent ordinairement les matériels embarqués (projections d'eau, de graisse, et ceux installés en pleine voie, la puissance émise et la sensibilité.
devront être telles que la Liaison balise-répondeur puisse être assurée en toute hypothese, en particulier en dépit des conditions atmosphériques difficiles (neige ou pluie violente), et ce, malgré l'absence d'amplification procurée par le répondeur - puisque celui-ci est un répondeur passif, le temps de réponse des circuits doit permettre une identification correcte des machines circulant à des vitesses d'au moins 150 km/h, et jusqu'à 300 km/h.
A cet effet, le système de l'invention, qui est du type précité, est caractérisé en ce que : les moyens émetteurs de la balise émettent une por- teuse hyperfréquence modulée en amplitude ä une pre- mière fréquence de modulation, les moyens récepteurs de la balise sont propres ä recevoir une onde de même fréquence que ladite por- teuse, et comportent des moyens détecteurs et dis- criminateurs pour détecter une modulation à une seconde fréquence, inférieure ä la première fré- quence de modulation, le rdpondeur est un répondeur passif dépourvu de source d'alimentation interne, et comprenant :
- un organe récepteur hyperfréquence,
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- un circuit diviseur hyperfrdquence, alimenté par l'organe récepteur, divisant l'énergie reçue en deux parties égales,
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- un circuit detecteur, recevant la premibre partie de l'energie en provenance du circuit diviseur, et restituant le signal enveloppe de la porteuse modulde, - une ligne a retard recevant le signal restitud par les moyens détecteurs, le retard dtant supérieur à la périodicité correspondant ä la première fr6- quence de modulation, - un organe modulateur, alimenté d'une part par
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l'autre partie de l'energie en provenance du cir- cuit diviseur, formant onde porteuse, et d'autre part par le signal en sortie de la ligne ä retard,
formant signal de modulation ä ladite seconde frd- quence de modulation, - un organe émetteur, pour émettre le signal délivré par le modulateur.
Cette conception particulibre du répondeur permet d'assurer une excellente sélectivité, et donc une très bonne discrimination ä l'egard des parasites industriels, tout en ne nécessitant aucune source interne d'alimentation dlectrique.
De preference, les polarisations des moyens dmetteurs et des moyens récepteurs de la balise sont des polarisations croisées, ainsi que les polarisations de l'organe récepteur et de l'organe dmetteur du répondeur.
Cette caractéristique évite tout fonctionnement ddfectueux, en limitant au minimum le couplage parasite direct pouvant exister entre la voie d'emission et la voie de reception de la balise.
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Avantageusement, les moyens récepteurs de la balise comportent deux récepteurs disposes syme- triquement par rapport à un émetteur unique en position centrale.
Cette disposition confère ä la balise une structure symétrique permettant d'éviter que le passage d'un véhicule dans un sens ne soit favorisd par rapport au passage dans l'autre sens sur la même voie, ce qui pourrait créer une direction préférentielle pour la ddtection du passage, le risque de non-détec- tion dans l'autre direction étant plus é1evé.
Avec cette structure symdtrique, il est également possible de prévoir que la balise comporte des moyens indiquant celui des deux récepteurs ayant reçu le signal dmis par la balise et délivrant un signal indicatif du sens de déplacement du vdhicule.
On peut ainsi opérer une discrimination suppldmentaire en fonction du ddplacement.
Le système de l'invention peut être légalement étendu ä une application de transmission d'informations codées permettant l'identification de plusieurs vdhicules diffdrents, par exemple.
Dans ce cas, les moyens discriminateurs de la balise sont propres ä distinguer, parmi plusieurs valeurs de retard possibles, celle correspondant au répondeur passant au droit de la balise et ä délivrer un signal indicatif du type de vdhicule.
D'autres caractéristiques et avantages de
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l'invention apparaltront ä la lecture de la description ddtaillde ci-dessus, faite en rdfdrence aux dessins annexds, sur lesquels : . les figures 1 et 2 illustrent de facon gene- rale, en elevation et de dessus, l'implantation des
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diffdrents organes du Systeme, . les figures 3 et 4 sont des vues perspectives montrant les différents elements de la balise, . la figure 5 est une vue perspective, de dessus, montrant les différents éléments du répondeur, . la figure 6 est une vue de dessous de la plaque de circuit du rdpondeur, supportant les éléments rayonnants, . la figure 7 est un schema-bloc montrant la transmission et le traitement des informations entre
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la balise et le répondeur.
Sur les figures 1 et 2, la référence 1 ddsigne un détecteur de boltechaude dont le champ de visde est situé à hauteur des boggies 2 d'un véhicule ferroviaire 3. Dans le cas où ce véhicule est une locomotive d'un certain type, il convient d'inhiber le DBC lorsque celui-ci se trouvera face au carter 4 contenant des trains d'engrenage réducteurs ? ortés à température éle- vée, évitant ainsi le ddclenchement intempestif d'une alarme 5.
A cet effet, il est prévu une balise 100 située sur la voie légèrement en avant du DBC, comportant des moyens dmetteurs hyperfréquences 110 et des moyens récepteurs 120. La locomotive 3, quant ä elle, emporte un répondeur 200 en partie basse ä l'avant du véhicule, ce répondeur comportant des moyens rdcepteurs 210 (recevant l'onde hyperfréquence émise par les moyens émetteurs 110 de la balise) et des moyens émetteurs 220 (remettant cette même onde hyperfréquence vers les moyens récepteurs 120 de la balise).
La balise et le répondeur sont tous deux orientés longitudinalement par rapport ä la voie, et dans l'axe de celle-ci.
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Peu avant que la locomotive ne passe devant 1e DBC 1, son répondeur 200 va se trouver pendant un bref instant au droit de la balise 100, qui va par ce moyen reconnaître le type de locomotive dont il s'agit, et inhiber temporairement toute mesure par le DBC.
La disposition de la figure, dans laquelle le répondeur est disposé sous le vdhicule et la balise hauteur de la voie, n'est pas limitative, et d'autres dispositions peuvent être envisagées, par exemple une balise et un répondeur placés latéralement par rapport au vdhicule ; il est cependant ä noter que la conception particuliere du répondeur permet de lui donner une forme tres compacte qui autorise précisément la position décrite \sous la locomotive et ä l'avant de celle-ci), qui est la plus avantageuse :
on réalise en effet une détection inddpendante du sens de ddplacement avec un seul ensemble balise/ répondeur, et il est meme possible de reconnattre le sens de déplacement en détectant celui des deux rd- cepteurs 120 de la balise qui reçoit le signal de plus forte intensité.
Les Eigures 3 et 4 montrent la disposition des éléments de la balise : la figure 3 montre, en perspective, le coffret dans la position où il se trouve sur la voie, après ouverture de son couvercle, et la figure 4 montre la plaque de circuit supportant l'ensemble des dldments dlectroniques, retournée après retrait hors du coffret.
Cette balise comporte un émetteur hyperfréquence émettant par exemple a la fréquence normalisde de 9, 9 GHz camportant un cornet d'emission 110 excité par une diode ä effet GUNN 111 via un modulateur 112 et un guide d'ondes 113. La partie reception comprend
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deux cornets 120 alimentant une diode détectrice SCHOTTKY121 et réunis par un guide 122.
L'ensemble des circuits hyperfréquences et de l'électronique de traitement est disposd sur une plaque de circuit reliée au bottier 180 de la balise par l'intermédiaire d'amortisseurs 190, de manière ä constituer un berceau suspendu résistant aux violentes contraintes mécaniques (vibrations, accélérations) subies au passage des convois.
Lesfigures 5 et 6 montrent la disposition des circuits du répondeur, qui seront explicités plus en détail en relation avec la figure 7.
11 est ä noter que llon peut choisir pour les antennes d'emission et de réception 210,220, soit des antennes de type cornet (comme pour la balise), soit, de préférence, des antennes de type micro- "andes ("strip 1ine"), comme illustré parla ficrure6, qui permettent une plus grande compacité du répondeur (la place disponible sous la locomotive est en effet limitée par le gabarit de celle-ci).
L'ensemble des circuits du répondeur est monté dans un bottier en matière plastique, transparent aux ondes hyperfréquences, et suffisamment robuste pour résister aux chocs plus ou moins violents se produisant sous un carter de locomotive circulant ä grande vitesse, ainsi qu'aux projections d'huile et de graisse.
Du fait que le répondeur est totalement
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passif, l'ensemble peut dtre entibrement noyé dans une résine assurant l'étanchéité et la tenue correcte aux vibrations : aucune alimentation électrique n'étant incorporée, il n'est nécessaire d'accéder à aucun des élémentsélactriquesdurépondeur.
On va maintenant décrire la structure dd- taillée et le fonctionnement du système en reference ä la figure 7.
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La balise 100 comporte un Metteur hyperfréquence 111 constitué par une cavité rdsonnante excitée par une diode ä effet GUNN engendrant la fréquence porteuse, par exemple une fréquence normalisée de 9, 9 GHz avec une puissance moyenne voisine de 200 mw.
Cette onde a Mission continue est dirigde par l'intermddiaire d'un modulateur 112 ä diode PIN vers un guide 113 et une antenne d'emission 110, par exemple de type cornet. Le modulateur 112 est un modulateur d'amplitude qui découpe l'onde porteuse au rythme d'une fréquence d'horloge H produite par un oscillateur ä quartz 130 ; cette fréquence d'horloge est par exemple de 200 kHz, la largeur de chaque impulsion (qui est égale ä une demi-periode) ayant donc une valeur de 2, 5 us.
Le signal hypenfrequence découpé en "tout ou rien" est émis par l'antenne 110 et recu par l'antenne 210 du r2pondeur 200 lorsque ce dernier passe audessus de la balise. Le signal capté est dirigé par un guide 211 vers un circulateur hyperfréquence 230 du type "ring" comprenant quatre branches 231,232, 233 et 234. La fonction du circulateur 230 est de partager l'energie en provenance de la branche 231 en deux parties égales, vers les branches 232 et 234 ; la branche 233 est reliée ä une charge adaptée 240 qui absorbe taure energie de retour provenant par réflexion des autres branches du circulateur.
La branche 232 est reliée à un montage dd- tecteur 250 équipé par exemple d'une diode SCHOTTKY, qui restitue l'enveloppe de la porteuse modulée, c'est-ä-dire le signal d'horloge HO a 200 kHz. Les créneux d'horloge, symdtriques, issus de ce montage ddtecteur 250 sont appliques sur une ligne ä retard 260 qui va donc déphaser 1 es signaux d'horloge d'une certaine valeur, par exemple 1 us, valeur egale ä la
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constante de temps de la ligne ä retard (cette constante de temps est choisie inferieure ä la largeur - ici 2, 5 us-des impulsions d'horloge).
En ce qui concerne l'autre voie de sortie du circulateur, c'est-ä-dire la branche 234, on prévoit sur celle-ci un modulateur 270 ä diode PIN sur lequel sont appliquées les impulsions provenant de la ligne ä retard. L'onde hyperfréquence se propageant dans cette voie - déjà modulée en amplitude par la fréquence d'horloge-est en plus découpée par les impulsions de la ligne ä retard avant d'être réémise par la seconde antenne 220 du transpondeur, via un guide 221.
Ce signal réémis est revu sur l'une des
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antennes de réception 120 de la balise avant d'être ddmoduld ä son tour par un circuit 121 comportant une diode détectrice SCHOTTKY.
On notera que, pour éviter au maximum le couplage parasite direct entre la voie d'emission de la balise et les voies de réception de la balise, les antennes de réception ont des polarisations croisdes par rapport ä l'antenne d'emission : ainsi, pour l'antenne d'emission 110 de la balise (ainsi que pour l'antenne de reception 210 du répondeur), la polarisation est par exemple telle que le champ électrique soit perpendiculaire à la voie, tandis que pour les antennes de réception 120 (ainsi que pour l'antenne d'rémission 220 du répondeur), la polarisation est telle que le champ électrique seit parallele la voie.
Les deux circuits de détection 121 sont reliés par une ligne commune 122 pour alimenter un circuit formeur 123. En effet, le signal en sortie des circuits détecteurs 121, qui est une reconstitution des impulsions de largeur 1 us se répétant au rythme de la frdquence d'horloge, presente un niveau et, dans
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une certaine mesure, une forme plus ou moins variables suivant la position du répondeur par rapport à la balise ; le circuit formeur 123 assure une forme relativement stable au signal de sortie H, avant que celuici ne soit traité par un circuit comparateur de phase 140.
Le circuit comparateur de phase 140 recoit également le signal d'horloge Hor ainsi que ce même signal d'horloge transformé (signal H1) par une ligne à retard 150 de caractéristiques identiques ä la ligne à retard 260 du rdpondeur.
Le circuit discriminateur de phase 140 permet de reconnaltre dans le signal Hr les impulsions caractéristiques de 1 és, avec périodicité de 2,5 us, émises en phase avec le signal d'horloge Ho Si de telles impulsions sont détectées, un circuit de pilotage 160 émet un ordre de commande, par exemple une impulsion de 50 ms avec une amplitude de 24 V, révélant ainsi le passage d'un rdpondeur au-dessus de la balise.
En complément, il est possible de prévoir, associés ä des types de véhicules diffdrents, des répondeurs comportant des lignes à retard ayant des constantes de temps différentes. 11 est alors prévu une ou plusieurs lignes à retard supplémentaires 170 dans la balise, délivrant un signal H2 au discriminateur de phase 140, qui va permettre, outre la détection d'un véhicule, l'identification du type de celui-ci par détermination de la largeur de l'impulsion du signal Hr, correspondant à la valeur de la constante de temps de la ligne a retard associde située dans la balise.
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Railway signaling system for recognizing a predetermined vehicle as it passes a given point.
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The present invention relates to a railway signaling system for recognizing a predetermined vehicle when it passes at a given point.
One application - of course not limiting - of such a system is the recognition of certain types of loconotives before their passage in front of the sensors of the hot bolt detectors (DBC).
The DBC are infrared thermography devices placed at the edge of the track, height of the bogies of the railway vehicles; the passage of the vehicle in front of the DBC excites the infrared sensor, which delivers temperature information from the bogie passing in the field of view, to trigger an alarm when the temperature exceeds a predetermined value.
There are, however, certain types
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locomotives have boots on the lower gear train that are worn - but normally - at a high temperature; the passage of the locomotive in front of the DBC therefore risks, especially in the early stages, causing a false alarm. rl is therefore desirable to have a System capable of recognizing the particular type of locomotive that could trigger such a false alarm and allow the inhibition of DBC during the duration of the passage of the locomotive.
In general, it may be necessary to recognize a predetermined vehicle by its passage at a given point in very many cases, for example to automatically identify the loading of a wagon, detect the passage of an expected convoy
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at a given point, ....
These systems typically include:
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. an interrogation beacon, fixed with respect to the track and placed at said point gives, this beacon comprising: - means transmitting a radio wave in the direction of vehicles passing on the track, - means receiving a radio wave prov - from vehicles passing on the track,. a mobile answering machine, carried by said vehicle
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predetermined, and clean, during the passage of the latter to the right of the beacon, to receive the wave emitted by the beacon and to deliver a wave towards it.
A constant drawback encountered with known devices comes from the fact that it is always necessary to provide a power supply for the mobile answering machine, which, even for the case of built-in batteries of very long duration, requires a periodic check of all the answering machines, exacting control and all the more difficult since these are on-board devices, which therefore require the vehicle to be recalled from the workshop and immobilized for a certain time.
On the contrary, the power supply of the beacon can be taken from that of the DBC and, if one wishes to periodically check the beacons, it is not necessary to locate them since they are fixed.
One of the aims of the invention is therefore to propose a beacon-responder system of the aforementioned type in which the responder is a passive responder, devoid of an internal power source.
The system must also meet a number of stringent operating conditions, including:. absence of interference from electrical noise
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generated in particular by electric locomotives, small dimensions of the answering machine, because of the limited space available, especially when the answering machine is placed under the locomotive, robustness and reliability of the answering machine and the beacon, to resist the constraints of all kinds that ordinarily undergo on-board equipment (splashes of water, grease, and those installed in full track, the power emitted and the sensitivity.
must be such that the beacon-responder link can be ensured in any event, in particular despite the difficult atmospheric conditions (snow or heavy rain), despite the absence of amplification provided by the responder - since it is a passive responder, the response time of the circuits must allow correct identification of machines traveling at speeds of at least 150 km / h, and up to 300 km / h.
To this end, the system of the invention, which is of the aforementioned type, is characterized in that: the transmitter means of the beacon transmit a microwave carrier modulated in amplitude at a first modulation frequency, the receiver means of the beacon are suitable for receiving a wave of the same frequency as said carrier, and include detector and discriminating means for detecting a modulation at a second frequency, lower than the first modulation frequency, the responder is a passive answering machine without internal power source, and comprising:
- a microwave receiver,
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- a microwave divider circuit, supplied by the receiver, dividing the energy received into two equal parts,
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- a detector circuit, receiving the first part of the energy coming from the divider circuit, and restoring the envelope signal of the modular carrier, - a delay line receiving the restitudinal signal by the detector means, the delay being greater than the periodicity corresponding to the first modulation frequency, - a modulator, supplied on the one hand by
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the other part of the energy coming from the divider circuit, forming a carrier wave, and on the other hand by the signal at the output of the delay line,
forming a modulation signal at said second modulation frequency, - an emitting member, for emitting the signal delivered by the modulator.
This particular design of the transponder ensures excellent selectivity, and therefore very good discrimination against industrial noise, while requiring no internal source of electrical power.
Preferably, the polarizations of the transmitter means and receiver means of the beacon are crossed polarizations, as well as the polarizations of the receiver member and the transmitter member of the responder.
This characteristic avoids any faulty operation, by limiting to the minimum the direct parasitic coupling which may exist between the transmission channel and the reception channel of the beacon.
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Advantageously, the receiver means of the beacon comprise two receivers arranged symmetrically with respect to a single transmitter in the central position.
This arrangement gives the beacon a symmetrical structure making it possible to prevent the passage of a vehicle in one direction from being favored with respect to the passage in the other direction on the same lane, which could create a preferential direction for detection. of the passage, the risk of non-detection in the other direction being higher.
With this symmetrical structure, it is also possible to provide that the beacon comprises means indicating that of the two receivers having received the signal sent by the beacon and delivering a signal indicative of the direction of movement of the vehicle.
It is thus possible to make an additional discrimination according to the displacement.
The system of the invention can be legally extended to an application for transmitting coded information allowing the identification of several different vehicles, for example.
In this case, the discriminator means of the beacon are able to distinguish, among several possible delay values, that corresponding to the answering machine passing to the right of the beacon and to deliver a signal indicative of the type of vehicle.
Other features and benefits of
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the invention will appear on reading the detailed description above, given in reference to the appended drawings, in which:. Figures 1 and 2 generally illustrate, in elevation and from above, the installation of
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different organs of the System,. Figures 3 and 4 are perspective views showing the different elements of the tag,. FIG. 5 is a perspective view, from above, showing the various elements of the answering machine,. FIG. 6 is a bottom view of the circuit board of the responder, supporting the radiating elements,. Figure 7 is a block diagram showing the transmission and processing of information between
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the tag and the answering machine.
In FIGS. 1 and 2, the reference 1 designates a boltechaude detector whose field of view is located at the height of the bogies 2 of a railway vehicle 3. In the case where this vehicle is a locomotive of a certain type, it should the DBC be inhibited when it is facing the casing 4 containing reducing gear trains? ortés at high temperature, thus avoiding the untimely triggering of an alarm 5.
For this purpose, there is provided a beacon 100 located on the track slightly in front of the DBC, comprising microwave transmitter means 110 and receiver means 120. The locomotive 3, for its part, carries an answering machine 200 in the lower part to the before the vehicle, this answering machine comprising receiving means 210 (receiving the microwave wave emitted by the emitting means 110 of the beacon) and emitting means 220 (delivering this same microwave wave to the receiving means 120 of the beacon).
The beacon and the responder are both oriented longitudinally with respect to the track, and in the axis thereof.
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Shortly before the locomotive passes in front of the 1st DBC 1, its answering machine 200 will be for a short time at the right of the beacon 100, which will by this means recognize the type of locomotive in question, and temporarily inhibit any measurement by the DBC.
The arrangement of the figure, in which the answering machine is placed under the vehicle and the track height tag, is not limiting, and other arrangements can be envisaged, for example a tag and an answering machine placed laterally relative to the vehicle; it should however be noted that the particular design of the transponder makes it possible to give it a very compact shape which precisely authorizes the position described (under the locomotive and at the front thereof), which is the most advantageous:
in fact, an independent detection of the direction of movement is carried out with a single beacon / answering machine assembly, and it is even possible to recognize the direction of movement by detecting that of the two receivers 120 of the beacon which receives the stronger signal .
Figures 3 and 4 show the arrangement of the elements of the beacon: Figure 3 shows, in perspective, the box in the position where it is on the track, after opening its cover, and Figure 4 shows the circuit board supporting all electronic components, returned after removal from the box.
This beacon comprises a microwave transmitter emitting for example at the normalized frequency of 9.9 GHz carrying a transmission horn 110 excited by a GUNN effect diode 111 via a modulator 112 and a waveguide 113. The reception part comprises
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two horns 120 supplying a SCHOTTKY121 detector diode and joined by a guide 122.
All the microwave circuits and the processing electronics are disposed on a circuit board connected to the case 180 of the beacon by means of shock absorbers 190, so as to constitute a suspended cradle resistant to violent mechanical stresses (vibrations , accelerations) suffered when passing convoys.
Figures 5 and 6 show the layout of the answering machine circuits, which will be explained in more detail in relation to Figure 7.
It should be noted that for the transmitting and receiving antennas 210, 220, either antennas of the horn type (as for the beacon) or, preferably, antennas of the micro-"andes" type ("strip 1ine") ), as illustrated by ficrure6, which allow a greater compactness of the answering machine (the space available under the locomotive is indeed limited by the size of the latter).
All the circuits of the answering machine are mounted in a plastic case, transparent to microwave waves, and robust enough to withstand the more or less violent shocks occurring under a locomotive housing traveling at high speed, as well as projections from oil and grease.
Because the answering machine is completely
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passive, the assembly can be completely submerged in a resin ensuring sealing and correct resistance to vibrations: no electrical power supply being incorporated, it is not necessary to access any of the electrical elements of the responder.
We will now describe the detailed structure and the operation of the system with reference to FIG. 7.
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The beacon 100 comprises a microwave transmitter 111 constituted by an resonant cavity excited by a GUNN-effect diode generating the carrier frequency, for example a standardized frequency of 9.9 GHz with an average power close to 200 mw.
This continuous mission wave is directed through a modulator 112 with a PIN diode to a guide 113 and a transmitting antenna 110, for example of the horn type. The modulator 112 is an amplitude modulator which cuts the carrier wave at the rate of a clock frequency H produced by a quartz oscillator 130; this clock frequency is for example 200 kHz, the width of each pulse (which is equal to half a period) therefore having a value of 2.5 us.
The microwave signal cut into "all or nothing" is transmitted by the antenna 110 and received by the antenna 210 of the responder 200 when the latter passes over the beacon. The signal received is directed by a guide 211 towards a microwave circulator 230 of the "ring" type comprising four branches 231, 232, 233 and 234. The function of the circulator 230 is to split the energy coming from the branch 231 into two equal parts, towards branches 232 and 234; the branch 233 is connected to a suitable load 240 which absorbs the return energy coming from reflection from the other branches of the circulator.
The branch 232 is connected to a detector assembly 250 equipped for example with a SCHOTTKY diode, which restores the envelope of the modulated carrier, that is to say the clock signal HO at 200 kHz. The clockwise, symmetrical, from this detector assembly 250 are applied to a delay line 260 which will therefore phase the clock signals by a certain value, for example 1 us, value equal to the
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time constant of the delay line (this time constant is chosen to be less than the width - here 2.5 us-of the clock pulses).
As regards the other output channel of the circulator, that is to say the branch 234, there is provided thereon a modulator 270 with a PIN diode on which the pulses coming from the delay line are applied. The microwave wave propagating in this channel - already amplitude modulated by the clock frequency - is additionally cut by the pulses of the delay line before being retransmitted by the second antenna 220 of the transponder, via a guide 221 .
This re-emitted signal is reviewed on one of the
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reception antennas 120 of the beacon before being in turn demodulated by a circuit 121 comprising a SCHOTTKY detector diode.
It will be noted that, in order to avoid as much as possible direct parasitic coupling between the beacon transmission channel and the beacon reception channels, the reception antennas have polarizations which are crossed with respect to the transmission antenna: thus, for the transmitting antenna 110 of the beacon (as well as for the receiving antenna 210 of the answering machine), the polarization is for example such that the electric field is perpendicular to the channel, while for the receiving antennas 120 ( as for the transmitting antenna 220 of the answering machine), the polarization is such that the electric field becomes parallel to the channel.
The two detection circuits 121 are connected by a common line 122 to supply a forming circuit 123. Indeed, the signal at the output of the detector circuits 121, which is a reconstruction of the pulses of width 1 us repeating at the rate of the frequency d clock, presents a level and, in
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a certain measure, a shape more or less variable depending on the position of the responder relative to the tag; the forming circuit 123 ensures a relatively stable shape of the output signal H, before this is processed by a phase comparator circuit 140.
The phase comparator circuit 140 also receives the clock signal Hor as well as this same transformed clock signal (signal H1) by a delay line 150 with characteristics identical to the delay line 260 of the responder.
The phase discriminator circuit 140 makes it possible to recognize in the signal Hr the characteristic pulses of 1 es, with periodicity of 2.5 us, emitted in phase with the clock signal Ho If such pulses are detected, a control circuit 160 issues a command, for example a 50 ms pulse with an amplitude of 24 V, thus revealing the passage of an answering machine over the beacon.
In addition, it is possible to provide, associated with different types of vehicles, transponders comprising delay lines having different time constants. There is then provided one or more additional delay lines 170 in the beacon, delivering a signal H2 to the phase discriminator 140, which will allow, in addition to the detection of a vehicle, the identification of the type thereof by determination of the pulse width of the signal Hr, corresponding to the value of the time constant of the associated delay line located in the beacon.