BE1000004A7

BE1000004A7 - Systeme de signalisation ferroviaire pour la reconnaissance d'un vehicule predetermine a son passage en un point donne.

Info

Publication number: BE1000004A7
Application number: BE8700045A
Authority: BE
Original assignee: Sfim
Priority date: 1986-01-24
Filing date: 1987-01-23
Publication date: 1987-08-04
Also published as: FR2593761B1; FR2593761A1

Abstract

Système de signalisation comportant une balise d'interrogation fixe (100) et un répondeur (200) embarqué. La balise émet (110) une onde modulée (112) à une première fréquence (HO), et reçoit (120) l'onde renvoyée par le répondeur. Le répondeur est un répondeur passif dépourvu de source d'alimentation interne, et comprenant un récepteur (210) hyperfréquence, un diviseur divisant l'énergie reçue en deux partie égales (232, 234) un détecteur (250) et une ligne à retard (260), un modulateur (270) et une antenne d'émission (220).

Description


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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.

Claims

REVENDICATIONS.

1) Un Systeme de signalisation ferroviaire, pour la reconnaissance d'un véhicule prédéterminé ä son passage en un point donne, comportant : une balise d'interrogation (100), fixe par rapport la voie et placde audit point donne, cette balise comportant :

EMI12.1 - des moyens (120, 121) émetteurs d'une onde hertzienne en direction des vdhicules passant sur la voie, - des moyens (110, 111,112) récepteurs d'une onde hertzienne provenant des véhicules passant sur la voie, EMI12.2 un rdpondeur mobile (200), embarqué par ledit vdhicule prdddtermind, et propre, lors du passage de celui-ci au droit de la balise, ä recevoir l'onde émise par la balise et ä réémettre une onde vers celle-ci, caractérisé en ce que les moyens émetteurs de la balise dmettent une por- teuse hyperfréquence modulée en amplitude ä une pre- mibre fréquence de modulation, les moyens récepteurs de la balise sont propres ä recevoir une onde de meme fréquence que ladite por- teuse, et comportent des moyens détecteurs (121, 123) et discriminateurs (140)

pour détecter une modulation ä une seconde fréquence, inferieure ä la première fard- quence de modulation, - le répondeur est un répondeur passif dépourvu de source d'alimentation interne, et comprenant : EMI12.3 . un organe rdcepteur (210) hyperfrdquence, . un circuit diviseur (230) hyperfréquence, alimenté par l'organe récepteur, divisant l'energie reçue en deux parties egales (232, 234), . un circuit détecteur (250), recevant la premiere <Desc/Clms Page number 13> partie de l'énergie en provenance du circuit divi- seur, et restituant le signal enveloppe de la por- teuse modulde, .

une ligne a retard (260) recevant le signal restitud par les moyens ddtecteurs, le retard étant supd- rieur ä la périodicité correspondant ä la première fréquence de modulation, . un organe modulateur (270), alimenté d'une part par l'autre partie de l'energie en provenance du circuit diviseur, formant onde porteuse, et d'autre part par le signal en sortie de la ligne retard, formant signal de modulation ä ladite seconde fard- quence de modulation, . un organe dmetteur (220), pour dmettre le signal délivré par 1e modulateur.

2) Un système selon la revendication 1, dans lequel les polarisations des moyens émetteurs et des moyens récepteurs de la balise sont des polarisations croisées, ainsi que les polarisations de l'organe rd- cepteur et de l'organe dmetteur du répondeur.

3) Un système selon la revendication 1, dans lequel les moyens récepteurs de la balise comportent deux rdcepteurs disposés symdtriquement par rapport ä un dmetteur unique en position centrale.

4) Un système selon la revendication 3, dans lequel 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 EMI13.1 déplacement du vdhicule.

5) Un Systeme selon la revendication 1, dans lequel les moyens discriminateurs sont propres ä distinguer, parmi plusieurs valeurs de retard possibles, celle correspondant au répondeur passant au droit de <Desc/Clms Page number 14> la balise et ä délivrer un signal indicatif du type de véhicule.

6) Une balise, pour un système selon l'une des revendications 1 ä 5.

7) Un répondeur, pour un système selon l'une des revendications 1 à 5.