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"Procédé et dispositif pour l'obtention du déclenchement des relais de voie dans la signalisation des chemins de fer "
Les appareils de signalisation des chemins de fer sont commandés par des relais de voie montés en circuit avec les rails d'une portion de la voie ferrée ou section de voie, avec une source de courant électrique (pile généralement) et avec une résistance.
Chaque relais de voie est normalement excité, mais dès qu'un train pénètre dans la section de voie considérée, il shunte le relais correspondant par ses roues et ses essieux; ce relais se désexcite, ce qui provoque l'actionnement des signaux.
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Or, les véhicules légers (automotrices, draisines, etc.) qui peuvent être appelés à circuler sur les voies ferrées, de même que les véhicules à bandages caoutchoutés (michelines) réalisent un shuntage insuffisant ou nul, et ne permettent pas, par suite, l'actionnement des signaux lorsqu'ils pénètrent dans une section de voie.
La présente invention a pour objet un procédé et des dispositifs permettant à ces véhicules légers ou à bandages caoutchoutés de provoquer, eux aussi, le déclenchement des relais de voie.
Ce procédé consiste essentiellement à provoquer, de la part du véhicule léger circulant sur une section de voie, l'émission dans les relais de cette section d'un courant électrique neutralisant l'effet du courant normal d'excitation du relais de voie correspondant et faisant tomber la différence de potentiel aux bornes de ce relais au-dessous du minimum nécessaire à son déclenchement.
On dispose à cet effet, sur le véhicule léger considéré, d'une source d'électricité susceptible d'envoyer, dans les rails de la voie, au moyen de frotteurs ou autrement, un courant supplémentaire qui annule l'effet de la source de courant fixe de la section de voie.
Afin de répondre aux différentes conditions qui peuvent se présenter dans la pratique, on peut faire application de l'une ou de plusieurs des caractéristiques ci-
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après : a) on donne à la force électromotrice de la source de courant et à la résistance ou à la self sur le véhicule des valeurs assez élevées pour pouvoir négliger les résistances de contact des balais de connexion; b) on donne au rapport de la force électromotrice de la source d'alimentation des relais de voie à la valeur de la résistance en série avec cette source, une valeur constante pour toutes les sections de voie, et on fait en sorte que le rapport de la force électromotrice de la source de courant sur le véhicule à la valeur de la résistance sur ce même véhicule soit égal à cette constante ;
c) on donne au rapport de la force électromotrice de la source de courant sur le véhicule à la valeur de la résistance sur ce même véhicule une valeur supérieure à la valeur connue la plus grande du rapport de la force électromotrice de la source d'alimentation des relais de voie à la valeur de la résistance en série avec cette source, et simultanément on polarisâtes relais de voie au moyen d'une soupape quelconque;
d) on intercale, sur le véhicule, entre les deux balais de connexion, un relais inverseur et un commutateur tournant convenablement reliés à ces balais ainsi qu'à la source de courant et à la résistance de manière à pouvoir faire automatiquement varier le sens du courant destiné à
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neutraliser dans les rails le courant normal d'alimentation des relais de voie suivant la polarité des dits rails; e) on intercale sur le véhicule, entre les deux balais de connexion, une résistance et une source de courant alternatif de force électromotrice et de période convenablement choisies pour déclencher et ne pas réenclencher les relais de voie; f) on remplace, dans le dispositif prévu dans le paragraphe ci-dessus, la source de courant alternatif et la résistance par le secondaire d'un transformateur et par une self;
g) on intercale sur le véhicule, entre une première paire de balais dits balais "palpeurs", un relais auxiliaire, et entre une autre paire de balais dits balais "compensateurs" une source de courant et un système de résistances variables mises en circuit par un organe mobile, de telle sorte que, suivant la polarité des relais de la voie, l'armature du relais auxiliaire ferme l'un ou l'autre de deux circuits, et permette d'une part à l'organe mobile de se mettre alors en mouvement par l'intermédiaire de tout moteur électrique approprié actionné par la source de courant par exemple et d'autre part à cette source de courant de lancer dans les rails un courant d'opposition progressivement croissant et qui cesse automatiquement de croitre lorsqu'il a atteint la valeur voulue pour permettre au relais de voie de fonctionner.
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A la sortie de chaque section de voie, l'organe mobile revient automatiquement au zéro et le relais auxiliaire en position inactive. h) Au lieu d'employer une seule paire de balais connectés tantôt au relais auxiliaire, tantôt à la source par le commutateur (ce qui a pour but d'éviter de faire agir sur le relais la chute de potentiel au contact des balais lorsque la source débite dans la voie, et de permettre au dit relais d'être contrôlé par la véritable polarité du rail), on met en oeuvre deux paires de balais ou deux groupes isolés de lames ou de poils sur la même paire de balais ou de brosses, l'un des groupes étant connecté en permanence au relais auxiliaire,,l'autre étant connecté à la source par l'intermédiaire de ce même relais.
Le relais auxiliaire se trouve ainsi alimenté par la différence de potentiel réelle entre les rails, la même qui agit sur les relais de compagnie. Comme il se trouve alimenté tout le temps, on gagne en sensibilité. Comme ce procédé permet de supprimer le commutateur tournant, on gagne en simplicité. i) D'autre part, on peut utiliser le relais à faire la connexion de la source de manière à faire varier soit la grandeur du courant auxiliaire, soit sa durée afin d'obtenir une différence de potentiel moyennement nulle entre les rails. On introduit ainsi un réglage automatique et l'on ga-
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gne en efficacité.
Dans un premier mode de réalisation, le relais auxiliaire "à basculement" connecte la source au deuxième groupe de balais, soit dans un sens, soit dans l'autre suivant la polarité du rail, et l'on utilise une self placée en série ou une capacité placée en shunt pour obtenir un établissement progressif du courant émis dans la voie.
Dans un deuxième mode de réalisation, on supprime la self et la capacité ne gardant que des résistances de protection.
Une variante des modes de réalisation ci-dessus consiste à utiliser au lieu d'un relais "à basculement" deux relais "à plot de repos".et sensibles à des courants de sens inverse. On évite ainsi le battement perpétuel des relais, ceux-ci n'entrant en fonction que sur une voie polarisée. L'oscillation du potentiel de voie n'est plus symétrique, elle se fait entre le seuil d'enclenchement et le seuil de déclenchement de l'un ou de l'autre des relais auxiliaires.
Au dessin ci-joint on a représenté schématiquement, et à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes de réalisation de dispositifs conformes à l'invention.
Dans ce dessin :
Fig. 1 est un schéma de la forme la plus simple de réalisation de l'invention;
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Fig. 2 est une vue'identique représentant une disposition améliorée avec relais polarisé;
Fig. 3 est une vue analogue du dispositif aménagé pour le cas de section de voie à polarité quelconque;
Fig. 4 indique l'application de l'invention au moyen d'un courant alternatif;
Fig. 5 correspond également au cas de section de voie à polarité variable;
Fig. 6 est une vue analogue aux précédentes d'une variante ;
Fig. 7 représente une autre variante;
Fig. 8 est encore une vue analogue d'une nouvelle variante;
Fig. 9 correspond à une autre variante dans laquelle deux relais auxiliaires sont utilisés.
En fig. 1, 1 et 2 sont les deux rails d'une voie ferrée ; 3 et 4 les joints qui isolent une portion de ces rails formant section de voie; 5 un relais de voie ordinaire, 6 sa pile d'alimentation, 7 une résistance.
Conformément à l'invention, on dispose sur le véhicule considéré A (dont le contour seul a été représenté en plan en pointillé) deux balais de connexion 8 et 9 qui viennent frotter chacun sur un des rails 1-2, et qui sont reliés à une source de courant continu 10 (une pile par exemple) et à une résistance 11 en série.
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Si x et y sont les résistances de contact des balais 8 et 9, si w est la résistance du relais 5 et U la différence de potentiel à ses bornes, si El et E2 sont les forces électromotrices des piles 6 et 10 respectivement et R1 et R2 les valeurs des résistances 7 et 11 respectivement, on a, d'après les équations de Kirchoff :
EMI8.1
u 1 t. 1 # 1 = El E2 Rl + R2 '" x + y w Rl N2 + x + y
Pour avoir U = 0 ( ce qui amènera le déclenchement du relais 5, il suffira donc que :
EMI8.2
E2 El R x + y - Rl - x et y étant variables, l'égalité ne peut être réalisée dans tous les cas.
- Mais comme, en fait, il suffit que U soit compris entre + @ ( @ étant inférieur à la plus petite force électromotrice de déclenchement d'un relais de voie, c'est-à-dire à 0,08 volt pour ce qui concerne les relais de voie utilisés en France dans les chemins de fer), il suffira de faire E2 et R2 suffisamment grands pour que les résistances de contact x et y des balais 8 et 9 soient négligeables par rapport à R2, et pour que l'égalité soit pratiquement satisfaite.
Une première disposition conforme à l'invention consistera alors à faire en sorte que, dans toutes les sections de voie, El/R1 = une constante K, et que la source de courant 10 et la résistance 11 du véhicule A soient choisies de telle sorte que :
EMI8.3
E2 Ei R2 ruz
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Si E2 et R2 sont suffisamment grands, comme on l'a vu ci-dessus, et si la polarité des rails 1 et 2 de la voie est bien connue et toujours la même d'une section de voie à l'autre, les relais de voie tels que 5 déclencheront au,:pas- sage d'un véhicule léger A ainsi équipé dans les sections de voie.
On pourrait encore, au lieu de faire E1 = constante
R1 dans toutes les sections de voie, faire simplement en sorte que E2/R2 soit plus grand que la plus grande valeur connue de E1/R1. Dans ce cas le courant émis par la source 10 tendra à R1 passer dans le relais 5 en sens inverse du sens du courant provenant de la pile 6 ; sil'on a soin de polariser ce re- lais 5 par une valve oxycuivre ou autre 12 de tout type connu (comme indiqué en fig. 2) qui ne laisse passer du cou- rant que dans le sens du courant provenant de la pile 6, et qui ne laisse pas passer de courant en sens inverse, aucun courant ne passera plus dans le relais 5 qui déclen- chera au passage du véhicule A dans la section de voie con- sidérée.
Cette disposition suppose toujours que la polarité des rails est connue et toujours la même d'une section de voie à l'autre.
Or, en pratique, les polarités des rails sont souvent quelconques. Pour tenir compte de ce fait, on pourra utili- ser la disposition de fig. 3.
Entre les balais 8 et 9 sur le véhicule A, on interca-
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le: d'une part un relais inverseur, du type Baudot ou analogue, dont 13 est la bobine et 14 le culbuteur pivoté en 15 (tous deux reliés au balai 8); d'autre part un contacteur tournant dont le frotteur mobile 16 est relié au balai 9 et dont les contacts fixes 17 et 18 sont reliés respectivement à la bobine 13, et, par l'intermédiaire de la résistance 11, au point milieu 0 de la source 10 dont les pôles + et - sont reliés aux deux contacts fixes 19 et 20 de l'inverseur.
Si le rail 1 est à la polarité +, le culbuteur 14 vient au contact de 19 et connecte le pôle - de la pile 10 au balai 8.
Quand le frotteur mobile 16 est sur le contact fixe 18, le circuit d'opposition destiné à provoquer le déclenchement du relais 5 s'établit par : balai 8 - culbuteur 14 - contact 19 - portion supérieure de la pile 10 - point milieu 0 - résistance 11 contact fixe 18 - frotteur 16 - balai 9.
Quand le frotteur mobile 16 est sur le contact fixe 17, le circuit passe directement du balai 8 au balai 9 par la bobine 14 de l'inverseur. Si la polarité du rail 1 est restée la même (le véhicule A a pu, entreemps, changer de section de voie) le culbuteur 14 ne bouge pas. Mais si la polarité du rail 1 a changé, le culbuteur 14 bascule, vient au contact de 20, inversant ainsi le sens du courant dans le
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circuit d'opposition qui s'établira par : balai 9 - frotteur 16 - contact fixe 18 - résistance 11- point milieu 0 - portion inférieure de la.pile 10 - contact 20 - culbuteur 14 - balai 8.
Pour avoir un bon fonctionnement du dispositif, il faut que la sensibilité de l'inverseur soit supérieure à celle du, relais de voie 5 ; car, pendant le temps T1 pendant lequel le frotteur mobile 16 reste sur le contact fixe 17 (pour détec- ter la polarité des rails et amener le placement convenable du culbuteur 14) le relais de voie 5 reçoit le courant nor- mal de la pile 6. Ce temps T1 doit donc être inférieur au temps nécessaire pour que la pile 6 puisse réenclencher le relais de voie (de l'ordre de 15/500e de seconde en prati- que) mais supérieur au temps nécessaire pour que l'inver- seur soit actionné et son culbuteur basculé (de l'ordre de 1/500e de seconde en pratique).
D'autre part, le temps T2 pendant lequel le frotteur 16 du contacteur tournant sera en contact avec le contact fixe 18 devra être supérieur au temps nécessaire au déclen- chement du relais de voie 5.
Cette disposition de fig. 3 peut s'appliquer aussi bien au cas de E2/R2 = E1/R1 = K qu'au cas de E2/Ro supérieur à R2 R1 R2 E1/R1. Dans ce cas on peut avoir un oxy-cuivre de protection,' R1 comme prévu en fig. 2, soit fixer la vitesse du commutateur rotatif pour que le courant d'opposition passe pendant un
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temps convenable plus grand que le temps de déclenchement et plus petit que le temps d'enclenchement.
Enfin (fig. 4) on pourrait encore remplacer en fig. 1 la source 10 de courant continu par une source de courant alternatif 21, de période T supérieure au temps nécessaire au déclenchement du relais de voie 5 mais inférieure au temps nécessaire pour son réenclenchement. Le courant nor- mal de la pile 6 se trouvera donc annulé pendant ce temps T suffisant pour provoquer le déclenchement du relais 5 et rétabli, et même renforcé pendant un temps égal T, mais insuffisant pour permettre le réenclenchement du relais; ce dernier sera donc et restera désexcité tant que le véhi- cule A sera sur la section de voie correspondante.
Dans ce cas, il sera suffisant d'avoir E2/R2 supé- , El 2 rieur à /R1 car, même si le courant passe en sens inverse dans le relais de voie, le temps T sera insuffisant pour lui permettre de s'exciter sous l'effet du courant inverse.
Bien entendu, au lieu de mettre dans le pont 8 - 9 (fig. 4) un alterneur et une résistance, on pourra rempla- cer ceux-ci par le secondaire d'un transformateur et une self, tous deux de faible résistance mais calculés pour que l'intensité débitée ne dépasse pas le E2/R2 fixé, ce qui per- met d'utiliser les avantages de court-circuitage du pont et de les adjoindre à ceux du courant alternatif.
Dans l'exemple de réalisation représenté à la fig. 5,
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le véhicule léger porte deux paires de balais frotteurs (ou deux groupes de lames isolées sur une seule paire de balais) 22-22' et 55-55'.
Les balais (ou lames) 22-22' constituent les balais "palpeurs" et les relais (ou lames) 25-25' constituent les balais "compensateurs".
Entre les balais palpeurs 22-22' est monté un relais auxiliaire 24 dont l'armature 25, pivotée en 26, peut occuper trois positions, suivant qu'elle porte contre le contact fixe 27, contre le contact fixe 28 ou qu'elle reste entre les deux.
Un des balais compensateurs 23 est relié au point milieu de la batterie de bord 10 dont les pôles + et - sont respectivement reliés aux contacts fixes 27 et 28 du relais 24 ; l'autre balai compensateur 23' est relié à l'extrémité d'un curseur 29, pivoté en 30, et qui se déplace le long des plots 31 communiquant par l'intermédiaire des résistances 32 avec les pôles + et - de la batterie 10 et séparés par un plot isolé 33; la résistance ainsi intercalée entre le curseur et le pôle + ou - de la batterie est de plus en plus faible au fur et à mesure que le curseur 29 se déplace vers les extrémités des rangées des plots 31.
On pourrait encore connecter aux plots 31 les éléments successifs de la batterie 10.
Le curseur 29 est mis en rotation par un moteur 34 à
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courant continu, commandé par le relais 24 et alimenté par la batterie 10.
Dans ce qui suit, on appellera U la différence de potentiel entre les rails 1-2 et u la force électromotrice de fonctionnement du relais 24 (0,1 volt par exemple). Suivant que la différence de potentiel U entre rails est supérieure à + u, inférieure à - u, ou comprise entre - u et + u, l'armature 25 du relais établit le contact 28 ou le contact 27 ou s'établit entre les deux.
Si, au cours de la marche du véhicule, les balais palpeurs 22-22' entrant dans une section de voie isolée, rencontrent par exemple une différence de potentiel U + u), le relais 24 établit le contact 22, met en marche le moteur 34, et le curseur 29 se déplace dans un sens tel que la batterie 10 envoie dans les rails 1-2, par l'intermédiaire des balais 25-25' un courant progressivement croissant qui diminue la différence de potentiel.
Lorsque U tombe au-dessous de + u le relais auxiliaire 24 revient dans la position médiane entre 27 et 28, le moteur 34 s'arrête, et le curseur 29 aussi ; ce moment le relais de voie 5 a fonctionné.
Si, par hasard, le curseur 29 était allé trop loin, U aurait pu changer de signe et dépasser - u; le relais 24 aurait alors inversé le moteur 34 et ramené le curseur 29 sur le plot voulu. Les balais palpeurs sortant maintenant
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de la. section de voie considérée et avant qu'ils ne pénètrent sur une autre section de voie, c'est la batterie 10 qui débite seule dans la voie, - la différence de potentiel entre rails devient alors brusquement sensiblement égale à - U ; relais 24 fonctionne mais en sens inverse et le moteur 34 ramène le curseur 29 sur le plot:milieu 33. A ce moment la différence de potentiel entre rails s'annule et le moteur 34 s'arrête.
Si, par hasard, au sortir de la section de voie considérée on tombe sur un tronçon de voie parfaitement courtcircuité (traverses métalliques par exemple), il se pourra que le curseur 29 ne revienne pas sur le plot isolé 33. Il continuera alors à débiter dans la voie le courant qu'il débitait précédemment mais la puissance dépensée demeure si faible qu'il n'y aura pas à s'en préoccuper, et au premier tronçon de voie mal court-circuité, le curseur 29 reviendra sur le plot mort 33.
Si les balais palpeurs rencontrent sur une section de voie une différence de potentiel U - u, le relais 24 établira le contact 27; le moteur 34 et le curseur 29 se mettront en marche dans un sens tel que la batterie 10 envoie dans les rails un courant progressivement croissant qui ramène la différence de potentiel U entre - u et + u, de manière à permettre au relais de voie 5 de fonctionner.
Aux fig. 6 et 7, B1 et B'1 sont les balais connectés
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au relais sensible, B2, B'2 les balais connectés à la source. Les résistances R1, R2, R3, R sont des résistances de protection qui pourraient n'être pas employées ou être disposées d'autre manière.
Sur la fig. 6, L est la self et sur la fig. 7, C est la capacité, utilisées à obtenir l'établissement progressif du courant.
Le fonctionnement est le suivant :
Le relais auxiliaire étant supposé appliqué brusquement sur un plot, la source du bord se trouve connectée dans un certain sens et envoie dans la voie un courant progressivement croissant et qui tend vers une valeur limite. La différence de potentiel entre les rails (qui est fonction de ce courant et aussi de la présence sur la voie des piles, résistances et relais de compagnie qui peuvent exister ou non à cet endroit), se met à varier progressivement. Si la connexion est bien faite, lorsque la différence de potentiel en question atteint le seuil de basculement + du relais auxiliaire, celui-ci se renverse et la source du bord se trouve connectée en sens contraire.
Qu'on emploie une self ou une capacité, dans les deux cas le courant émis dans la voie décroit progressivement, s'annule, change de sens et croît à nouveau. La différence de potentiel entre rails en fait autant, mais lorsqu'elle atteint la valeur - le relais bascule une seconde fois et
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tout recommence.
@
L'émission du courant dans un sens ou dans l'autre est donc telle en grandeur et en durée, que le potentiel entre rails oscille indéfiniment entre + ± et - @, @ étant le seuil de fonctionnement du relais auxiliaire. Le relais de compagnie qui est commandé par la même différence de poten- tiel et qui est moins sensible que le relais auxiliaire, déclenche donc et actionne les signaux.
Bien entendu, ce processus a lieu tout aussi bien s'il n'y a pas de pile ni de relais de compagnie, le relais auxiliaire bascule indéfiniment, le potentiel oscille indé- finiment entre + ±, seulement le courant émis est symétri- que s'il n'y a pas de pile de compagnie, dissymétrique s'il y en a une.
A la fig. 8, B1, B'1 sont encore les balais connectés au relais sensible, B2, B'2 les balais connectés à la source.
Il ne subsiste que des résistances de protection.
Le mécanisme est alors différent. Comme il n'y a plus de self ni de capacité (hors la self des relais) le cou- rant prend instantanément sa valeur maxima et le réglage au- tomatique par l'intensité de courant n'est plus possible.
L'expérience prouve cependant que le dispositif est très efficace. On peut penser que le réglage se fait par les durées de contact du relais sur ses plots.
La figure 9 représente la variante dans laquelle au lieu
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d'un relais "à basculement" on utilise deux relais "à plots de repos" et sensibles à des courants de sens inverse, ces deux relais étant combinés avec l'application d'une self.
Dans cette figure P1 et P2 sont les plots de repos des relais auxiliaires. Au lieu d'une self, cette variante pourrait comporter une capacité ou ne comporter ni capacité, ni self. Une autre variante encore consiste à utiliser un relais ayant une position d'équilibre stable entre les deux contacts, ce qui équivaut exactement au système à deux relais.
REVENDICATIONS.
1 . Procédé pou6btenir le déclenchement des relais de voie dans la signalisation des chemins de fer, au passage des véhicules légers ou à bandages caoutchoutés, caractérisé en ce que l'on envoie, par ce véhicule, dans les rails de la voie, un courant qui neutralise l'effet du courant d'alimentation normale du relais de voie, en faisant tomber la différence de potentiel aux bornes de ce dernier au-dessous du minimum nécessaire à son déclenchement.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"Method and device for obtaining the triggering of track relays in railway signaling"
Railway signaling devices are controlled by track relays connected in circuit with the rails of a portion of the track or section of track, with a source of electric current (usually battery) and with a resistance.
Each track relay is normally energized, but as soon as a train enters the section of track considered, it bypasses the corresponding relay by its wheels and axles; this relay de-energizes, causing the signals to be activated.
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However, light vehicles (self-propelled, draisines, etc.) which may be called upon to travel on the railways, as well as vehicles with rubber tires (michelines) achieve insufficient or no shunting, and therefore do not allow actuation of signals when they enter a section of track.
The present invention relates to a method and devices allowing these light vehicles or vehicles with rubber tires to also trigger the triggering of the track relays.
This process essentially consists in causing, on the part of the light vehicle traveling on a section of track, the emission in the relays of this section of an electric current neutralizing the effect of the normal excitation current of the corresponding track relay and causing the potential difference at the terminals of this relay to fall below the minimum necessary for its tripping.
For this purpose, on the light vehicle in question, there is a source of electricity capable of sending, into the rails of the track, by means of wipers or otherwise, an additional current which cancels out the effect of the source of fixed current of the track section.
In order to respond to the various conditions which may arise in practice, one or more of the following characteristics can be applied.
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after: a) the electromotive force of the current source and the resistance or the choke on the vehicle are given values high enough to be able to neglect the contact resistances of the connection brushes; b) the ratio of the electromotive force of the power source of the track relays to the value of the resistance in series with this source is given a constant value for all the track sections, and the ratio is made so that from the electromotive force of the current source on the vehicle to the value of the resistance on this same vehicle is equal to this constant;
c) the ratio of the electromotive force of the current source on the vehicle to the value of the resistance on this same vehicle is given a value greater than the largest known value of the ratio of the electromotive force of the power source channel relays to the value of the resistance in series with this source, and simultaneously the channel relays are biased by means of any valve;
d) interposing, on the vehicle, between the two connection brushes, a reversing relay and a rotary switch suitably connected to these brushes as well as to the current source and to the resistance so as to be able to automatically vary the direction of the current intended for
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neutralize in the rails the normal supply current of the track relays according to the polarity of said rails; e) interposing on the vehicle, between the two connection brushes, a resistor and an alternating current source of electromotive force and period suitably chosen to trigger and not to re-engage the track relays; f) replacing, in the device provided for in the above paragraph, the alternating current source and the resistance by the secondary of a transformer and by a choke;
g) an auxiliary relay is interposed on the vehicle, between a first pair of brushes called "feeler brushes", and between another pair of brushes called "compensating brushes" a current source and a system of variable resistors switched on by a movable member, so that, depending on the polarity of the track relays, the armature of the auxiliary relay closes one or the other of two circuits, and on the one hand allows the movable member to switch on then in motion by means of any suitable electric motor actuated by the current source for example and on the other hand to this current source to launch in the rails a progressively increasing opposition current which automatically ceases to increase when it has reached the desired value for the channel relay to operate.
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At the exit of each section of track, the movable component automatically returns to zero and the auxiliary relay in inactive position. h) Instead of using a single pair of brushes connected sometimes to the auxiliary relay, sometimes to the source via the switch (the aim of which is to avoid causing the drop in potential to act on the relay in contact with the brushes when the source flows into the track, and to allow said relay to be controlled by the true polarity of the rail), two pairs of brushes or two isolated groups of blades or bristles are used on the same pair of brushes or brushes , one of the groups being permanently connected to the auxiliary relay, the other being connected to the source through this same relay.
The auxiliary relay is thus supplied by the real potential difference between the rails, the same which acts on the company relays. As it is fed all the time, we gain in sensitivity. As this process eliminates the need for the rotary switch, simplicity is gained. i) On the other hand, we can use the relay to make the connection of the source so as to vary either the magnitude of the auxiliary current, or its duration in order to obtain an average zero potential difference between the rails. An automatic adjustment is thus introduced and
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gain in efficiency.
In a first embodiment, the auxiliary "toggle" relay connects the source to the second group of brushes, either in one direction or the other depending on the polarity of the rail, and an inductor placed in series or a capacitor placed in shunt to obtain a progressive establishment of the current emitted in the channel.
In a second embodiment, the choke and the capacitor keeping only protection resistors are eliminated.
A variant of the above embodiments consists in using, instead of a "toggle" relay, two "quiescent pad" relays sensitive to currents in the opposite direction. This avoids the perpetual beating of the relays, the latter only coming into operation on a polarized channel. The oscillation of the channel potential is no longer symmetrical, it occurs between the switching on threshold and the triggering threshold of one or the other of the auxiliary relays.
The accompanying drawing shows schematically, and by way of nonlimiting examples, various embodiments of devices according to the invention.
In this drawing:
Fig. 1 is a diagram of the simplest embodiment of the invention;
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Fig. 2 is an identical view showing an improved arrangement with a polarized relay;
Fig. 3 is a similar view of the device arranged for the case of section of track with any polarity;
Fig. 4 indicates the application of the invention by means of an alternating current;
Fig. 5 also corresponds to the case of a section of track with variable polarity;
Fig. 6 is a view similar to the previous ones of a variant;
Fig. 7 represents another variant;
Fig. 8 is still a similar view of a new variant;
Fig. 9 corresponds to another variant in which two auxiliary relays are used.
In fig. 1, 1 and 2 are the two rails of a railway track; 3 and 4 the joints which isolate a portion of these rails forming the track section; 5 an ordinary track relay, 6 its power supply battery, 7 a resistor.
According to the invention, there are on the vehicle considered A (the outline of which alone has been shown in a dotted plan) two connection brushes 8 and 9 which each rub against one of the rails 1-2, and which are connected to a direct current source 10 (a battery for example) and a resistor 11 in series.
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If x and y are the contact resistances of brushes 8 and 9, if w is the resistance of relay 5 and U the potential difference at its terminals, if El and E2 are the electromotive forces of cells 6 and 10 respectively and R1 and R2 the values of resistors 7 and 11 respectively, we have, according to Kirchoff's equations:
EMI8.1
u 1 t. 1 # 1 = El E2 Rl + R2 '"x + y w Rl N2 + x + y
To have U = 0 (which will trigger the triggering of relay 5, it will therefore suffice that:
EMI8.2
E2 El R x + y - Rl - x and y being variable, equality cannot be achieved in all cases.
- But since, in fact, it suffices that U be between + @ (@ being less than the smallest electromotive force to trigger a channel relay, that is to say 0.08 volts for what concerns track relays used in France in railways), it will suffice to make E2 and R2 large enough so that the contact resistances x and y of brushes 8 and 9 are negligible compared to R2, and so that the equality is practically satisfied.
A first arrangement in accordance with the invention will then consist in ensuring that, in all the track sections, El / R1 = a constant K, and that the current source 10 and the resistor 11 of the vehicle A are chosen in such a way. than :
EMI8.3
E2 Ei R2 ruz
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If E2 and R2 are large enough, as seen above, and if the polarity of rails 1 and 2 of the track is well known and always the same from one section of track to another, the relays such as 5 will trigger when a light vehicle A so equipped passes through the track sections.
We could still, instead of making E1 = constant
R1 in all track sections, just make E2 / R2 greater than the greatest known value of E1 / R1. In this case the current emitted by the source 10 will tend to R1 to pass through the relay 5 in the opposite direction to the direction of the current coming from the battery 6; if care is taken to polarize this relay 5 by an oxy-copper valve or other 12 of any known type (as indicated in fig. 2) which only lets current flow in the direction of the current coming from the battery 6 , and which does not allow current to flow in the opposite direction, no current will pass through relay 5 which will trigger when vehicle A passes through the section of track considered.
This arrangement always assumes that the polarity of the rails is known and always the same from one section of track to another.
However, in practice, the polarities of the rails are often arbitrary. To take this fact into account, the arrangement of FIG. 3.
Between the brushes 8 and 9 on vehicle A, the
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the: on the one hand, a change-over relay, of the Baudot type or the like, of which 13 is the coil and 14 is the rocker pivoted at 15 (both connected to the brush 8); on the other hand a rotary contactor whose movable friction member 16 is connected to the brush 9 and whose fixed contacts 17 and 18 are connected respectively to the coil 13, and, via the resistor 11, to the midpoint 0 of the source 10, the + and - poles of which are connected to the two fixed contacts 19 and 20 of the inverter.
If rail 1 is at polarity +, rocker arm 14 comes into contact with 19 and connects the - pole of battery 10 to brush 8.
When the movable slider 16 is on the fixed contact 18, the opposition circuit intended to trigger the triggering of the relay 5 is established by: brush 8 - rocker arm 14 - contact 19 - upper portion of the battery 10 - midpoint 0 - resistance 11 fixed contact 18 - wiper 16 - brush 9.
When the movable slider 16 is on the fixed contact 17, the circuit passes directly from the brush 8 to the brush 9 via the coil 14 of the inverter. If the polarity of rail 1 has remained the same (vehicle A may have changed track section in the meantime) rocker arm 14 does not move. But if the polarity of rail 1 has changed, rocker arm 14 switches, comes into contact with 20, thus reversing the direction of the current in the
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opposition circuit which will be established by: brush 9 - wiper 16 - fixed contact 18 - resistance 11 - midpoint 0 - lower portion of the battery 10 - contact 20 - rocker arm 14 - broom 8.
In order for the device to operate correctly, the sensitivity of the inverter must be greater than that of channel relay 5; because, during the time T1 during which the movable slider 16 remains on the fixed contact 17 (to detect the polarity of the rails and bring about the proper placement of the rocker arm 14) the track relay 5 receives the normal current from the battery 6. This time T1 must therefore be less than the time required for battery 6 to re-engage the track relay (of the order of 15 / 500ths of a second in practice) but greater than the time required for the reverse. seur is actuated and its rocker tilted (of the order of 1 / 500th of a second in practice).
On the other hand, the time T2 during which the wiper 16 of the rotary switch will be in contact with the fixed contact 18 must be greater than the time necessary for the release of the track relay 5.
This arrangement of FIG. 3 can be applied both to the case of E2 / R2 = E1 / R1 = K and to the case of E2 / Ro greater than R2 R1 R2 E1 / R1. In this case it is possible to have a protective oxy-copper, 'R1 as provided in fig. 2, or set the speed of the rotary switch so that the opposition current flows during a
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suitable time greater than the trip time and less than the trip time.
Finally (fig. 4) one could still replace in fig. 1 the source 10 of direct current by an alternating current source 21, with a period T greater than the time required to trigger the channel relay 5 but less than the time required for its reclosing. The normal current of the battery 6 will therefore be canceled during this time T sufficient to trigger the trip of the relay 5 and re-established, and even reinforced for a time equal to T, but insufficient to allow the relay to be reclosed; the latter will therefore be and will remain de-energized as long as vehicle A is on the corresponding section of track.
In this case, it will be sufficient to have E2 / R2 greater than, El 2 laughing at / R1 because, even if the current flows in the opposite direction in the channel relay, the time T will be insufficient to allow it to be excited. under the effect of reverse current.
Of course, instead of putting in the bridge 8 - 9 (fig. 4) an alternator and a resistance, we can replace these by the secondary of a transformer and a choke, both of low resistance but calculated. so that the current output does not exceed the fixed E2 / R2, which makes it possible to use the short-circuiting advantages of the bridge and to add them to those of the alternating current.
In the exemplary embodiment shown in FIG. 5,
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the light vehicle carries two pairs of brushes (or two groups of insulated blades on a single pair of brushes) 22-22 'and 55-55'.
The brushes (or blades) 22-22 'constitute the "feeler" brushes and the relays (or blades) 25-25' constitute the "compensating" brushes.
Between the feeler brushes 22-22 'is mounted an auxiliary relay 24 whose armature 25, pivoted at 26, can occupy three positions, depending on whether it bears against the fixed contact 27, against the fixed contact 28 or whether it remains between the two.
One of the compensating brushes 23 is connected to the midpoint of the on-board battery 10, the + and - poles of which are respectively connected to the fixed contacts 27 and 28 of the relay 24; the other compensating brush 23 'is connected to the end of a slider 29, pivoted at 30, and which moves along the pads 31 communicating via the resistors 32 with the + and - poles of the battery 10 and separated by an isolated pad 33; the resistance thus interposed between the cursor and the + or - pole of the battery is weaker and weaker as the cursor 29 moves towards the ends of the rows of the pads 31.
The successive elements of battery 10 could also be connected to the pads 31.
The cursor 29 is rotated by a motor 34 to
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direct current, controlled by relay 24 and supplied by battery 10.
In what follows, U will be called the potential difference between rails 1-2 and u the operating electromotive force of relay 24 (0.1 volts for example). Depending on whether the potential difference U between rails is greater than + u, less than - u, or between - u and + u, the armature 25 of the relay establishes contact 28 or contact 27 or is established between the two .
If, while the vehicle is moving, the feeler brushes 22-22 'entering an isolated section of track, for example encounter a potential difference U + u), the relay 24 establishes the contact 22, starts the motor 34, and the cursor 29 moves in such a direction that the battery 10 sends in the rails 1-2, through the brushes 25-25 'a progressively increasing current which decreases the potential difference.
When U falls below + u the auxiliary relay 24 returns to the middle position between 27 and 28, the motor 34 stops, and the cursor 29 too; at this time the relay of channel 5 has operated.
If, by chance, cursor 29 had gone too far, U could have changed sign and exceeded - u; the relay 24 would then have inverted the motor 34 and brought the cursor 29 back to the desired pad. The feeler brushes coming out now
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of the. section of track considered and before they enter another section of track, it is the battery 10 which delivers alone in the track, - the potential difference between rails then suddenly becomes substantially equal to - U; relay 24 operates but in the opposite direction and the motor 34 brings the cursor 29 back to the stud: middle 33. At this moment the potential difference between the rails is canceled out and the motor 34 stops.
If, by chance, on leaving the section of track in question, we come across a perfectly short-circuited section of track (metal sleepers for example), the cursor 29 may not return to the isolated stud 33. It will then continue to charge. in the track the current it was delivering previously but the power expended remains so low that there is no need to worry about it, and at the first section of track badly short-circuited, cursor 29 will return to the dead pad 33.
If the feeler brushes encounter a potential difference U - u on a section of track, relay 24 will establish contact 27; the motor 34 and the cursor 29 will start in a direction such that the battery 10 sends in the rails a progressively increasing current which brings back the potential difference U between - u and + u, so as to allow the channel relay 5 to work.
In fig. 6 and 7, B1 and B'1 are the brushes connected
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to the sensitive relay, B2, B'2 the brushes connected to the source. Resistors R1, R2, R3, R are protective resistors which could not be used or be arranged in another way.
In fig. 6, L is the choke and in fig. 7, C is the capacitance, used to achieve the gradual establishment of the current.
The operation is as follows:
The auxiliary relay being supposed to be applied suddenly to a pad, the onboard source is connected in a certain direction and sends a progressively increasing current into the channel which tends towards a limit value. The potential difference between the rails (which is a function of this current and also of the presence on the track of the batteries, resistors and company relays which may or may not exist at this location), begins to vary gradually. If the connection is made correctly, when the potential difference in question reaches the switching threshold + of the auxiliary relay, the latter is reversed and the onboard source is connected in the opposite direction.
Whether we use an inductor or a capacitor, in both cases the current emitted in the channel gradually decreases, vanishes, changes direction and increases again. The potential difference between rails does the same, but when it reaches the value - the relay switches a second time and
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everything restart.
@
The current emission in one direction or the other is therefore such in magnitude and duration that the potential between rails oscillates indefinitely between + ± and - @, @ being the operating threshold of the auxiliary relay. The company relay, which is controlled by the same difference in potential and which is less sensitive than the auxiliary relay, therefore triggers and activates the signals.
Of course, this process takes place just as well if there is no battery or company relay, the auxiliary relay switches indefinitely, the potential oscillates indefinitely between + ±, only the current emitted is symmetrical. if there is no companion battery, asymmetrical if there is one.
In fig. 8, B1, B'1 are still the brushes connected to the sensitive relay, B2, B'2 the brushes connected to the source.
All that remains is protective resistance.
The mechanism is then different. As there is no longer any choke or capacity (except the choke of the relays) the current instantly takes its maximum value and automatic adjustment by the current intensity is no longer possible.
However, experience shows that the device is very effective. We can think that the adjustment is made by the contact times of the relay on its pads.
Figure 9 shows the variant in which instead
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of a "toggle" relay, two relays "with rest pads" and sensitive to currents in the opposite direction are used, these two relays being combined with the application of a choke.
In this figure P1 and P2 are the rest pads of the auxiliary relays. Instead of a self, this variant could include a capacity or not include any capacity or self. Yet another variant consists in using a relay having a stable equilibrium position between the two contacts, which is exactly equivalent to the two-relay system.
CLAIMS.
1. Process for triggering the track relays in the signaling of railways, on the passage of light vehicles or with rubber tires, characterized in that a current is sent by this vehicle, in the rails of the track, which neutralizes the effect of the normal supply current of the channel relay, by causing the potential difference at the terminals of the latter to fall below the minimum necessary for its tripping.
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