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"APPAREIL DE COMMANDE ELECTRIQUE D'AIGUILLAGES DE CHEMINS DE FER OU TRAMNAYS"
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La présente invention est relative aux appareils servant à actionner électriquement des aiguillages de chemins de fer ou de tramways et applications analogues, par exemple à actionner des aiguillages de lignes électriques aériennes ou autres ou des signaux et elle a trait également aux appareils du genre comprenant un contacteur de ligne sur lequel vient en prise le trolley ou autre collecteur de courant du véhicule.
Dans les appareils du genre en question, tels qu'ils existent actuellement, pour actionner les aiguillages de tramways, la mise en prise du trolley du véhicule avec le contacteur de ligne provoque l'excitation de l'une ou de
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l'autre de deux bobines actionnant l'aiguillage suivant que le véhicule prend ou non du courant. Avec un appareil de ce genre, la mise en prise du contacteur de ligne avec le trolley pendant un temps assez long, par exemple lorsque le tramway reste à l'arrêt avec son trolley en prise avec lui, entraîne le risque de surchauffer ou de brûler les bobines correspondantes actionnant l'aiguillage.
En outre, le fait d'actionner le contrôleur d'un tramway à l'arrêt, dans la position indiquée, a entraîné jusqu'ici la conséquence que la position de l'aiguillage était dérangée après qu'il avait été amené à la position voulue lorsque le contacteur de ligne était, au début, venu en prise avec le trolley. Le but de la présente invention est de réaliser un dispositif grâce auquel on peut remédier aux inconvénients en question et qui procure également certains autres avantages dont il sera fait mention ci-dessous.
Conformément à la présente invention, l'appareil du genre en question est caractérisé par le fait que, que le véhicule prenne ou non du courant, lorsque soncollecteur de courant vient en prise avec le contacteur de ligne, les bobines de commande ne sont pas excitées tant que le collecteur de courant ne cesse pas d'être en prise avec le contacteur de ligne.
De façon commode, l'appareil comprend deux circuits complémentaires, l'un destiné à être fermé lorsque le contacteur de ligne est en prise avec le collecteur de courant, de façon à effectuer certaines opérations préparatoires qui, lorsque ce circuit est coupé ultérieurement du fait de la cessation de la prise sur le contacteur de ligne, provoque
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automatiquement la fermeture du deuxième circuit servant à exciter la bobine de commande correspondante.
On va décrire ci-dessous une forme de réalisation de l'invention appliquée à un appareil servant à actionner l'aiguillage d'un système de tramway électrique utilisant une distribution de courant par trolley et fil aérien, en se référant au dessin annexé dans lequel :
La figure 1 est un schéma montrant la disposition générale de l'appareil, et
La figure 2 est une vue en élévation et en coupe du système de relais à action retardée que comporte cette disposition.
Dans la figure 1, sur le fil aérien 3 du trolley est monté un contacteur de ligne comprenant deux bandes métalliques isolées 4, qui sont pontées par la roulette d'un trolley d'un tramway qui passe à cet endroit. Le fil aérien 2 et la bande.2 du contacteur de ligne sont reliés respectivement par des fils 6, 7 aux extrémités opposées d'une bobine-série 8 à laquelle est associée une armature 9 normalement maintenue par la gravité dans la position représentée et venant au contact d'une borne 11. Sur le même noyau que la bobine 8 se trouve une bobine de retenue shunt 12 qui, lorsqu'elle est excitée, maintient l'armature au contact de la borne 13, comme cela sera expliqué cidessous. Le pivot 10 de l'armature 9 est relié par un fil 14 à une borne d'une bobine de soufflage 15.
Un deuxième fil 16 partant de la ligne aérienne est branchée sur l'autre borne de la bobine de soufflage 15 en passant par les armatures de deux relais shunt 20 et
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25. Le premier de ces relais, 20, est du type à action rapide et à libération rapide et comporte une armature 17 pivotant en 18 et normalement maintenue par la gravité contre la borne 19 du conducteur 16. Lorsque l'enroulement du relais est excité, l'armature 17 est soulevée et coupe le circuit sur la borne 19 de la façon qui sera décrite cidessous. Le deuxième relais 25 comporte un bras de contact 21, pivotant en 22 et normalement maintenu, par le poids d'une armature 23 portant sur un bras 24 solidaire de ce bras 21, dans la position d'ouverture représentée.
Lorsque l'armature 23 est soulevée par excitation de la bobine du relais, le bras formant contrepoids 26 fait que le bras 21 ferme, sous l'action de la gravité, un circuit en venant au contact avec la borne 27 de la bobine de soufflage 15.
L'enroulement du relais 20 est relié à la bande 4 du contacteur de ligne, par l'intermédiaire d'un fusible approprié 28, et à une extrémité de l'enroulement du relais 25. L'autre extrémité de l'enroulement du relais 25 est à la terre en 30 en passant par la résistance 31 dont la valeur peut aller jusqu'à 2000 ohms. Comme on le voit sur la figure 2, un manchon en cuivre lourd 32 entoure le noyau 33 de l'enroulement du relais 25 et le noyau est porté par une culasse 34 qui forme un circuit magnétique complet avec l'armature 23. En outre, une rondelle en fer doux 35 est fixée sur l'extrémité de l'enroulement où se trouve l'armature.
L'action de ce relais est telle que, lorsqu'il est désexcité, un courant se trouve induit dans le manchon en cuivre 32 en produisant un champ magnétique suffisant pour soutenir l'armature 23 en position soulevée pendant un temps
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court après que le courant d'excitation a cessé de passer et, en conséquence, la libération de l'armature 23 et l'ouverture qui en résulte de l'interrupteur 21-27 sont retardés pendant une période qui peut, de façon commode, être d'environ 3/4 de seconde à une seconde, pour une raison qui sera indiquée ci-dessous. Ainsi qu'on le comprend, la présence de la culasse lourde 34 et de la rondelle 35 en vue de produire un circuit magnétique complet aide à conserver le champ induit dans ce manchon en cuivre 32.
La bobine shunt 12 est également pourvue d'un manchon en cuivre et d'un circuit magnétique dans le fer complet identiques à ceux décrits ci-dessus au sujet du relais et disposés de façon à libérer l'armature 9 à retardement. Les bornes 11 et 13 sont respectivement reliées par des conducteurs et 37 à deux bobines 38 et placées dans des boîtes placées dans la rue et respectivement utilisées pour actionner l'aiguillage de façon à les mettre dans la position voulue gour-la voie droite ou la voie déviée.
Le.dispositif fonctionne de la façon suivante :
Lorsqu'un tramway ne prenant pas de courant passe sous le contacteur de ligne 4-5 et vient en prise sur lui, la roulette du trolley ponte l'intervalle compris entre les bandes 4 et 2 en laissant passer un faible courant, par exemple de l'ordre de 0,2 ampère, venant de la ligne aérienne ¯3. par la bobine 8, la bande 5, la bande 4, le fusible 28, le relais 20, le relais 25, la résistance 31 et la terre en 30.
Ce courant est trop faible pour exciter suffisamment la bobine série 8 pour qu'elle soulève l'ar-
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mature ± qui reste au contact de la borne 11, mais il est suffisant pour exciter les relais 20 et 25 en soulevant l'armature 17 qui quitte la borne 19 et l'armature 23, ce qui permet au bras 21 de tomber en venant au contact de la borne 27.Tant que la roulette du trolley reste sur le contacteur de ligne, l'état ci-dessus décrit est maintenu et, étant donné que l'armature 17 est maintenant en position ouverte, il ne passe pas de courant dans la bobine 38 de rue de sorte qu'il n'y a pas à craindre que la bobine 38 soit brûlée quel que soit le temps que la roulette du trolley reste sur lecontacbeuc4, . Les bobines 20 et 25 et la résistance 31 seront capables de laisser passer de faibles courants pendant un temps assez long,
sans surchauffe. ,
Dès que la roulette quitte le contacteur 4, 5, les relais 20 et 25 sont désexcités et, comme le premier est fait de façon à être libéré rapidement, l'armature 17 retombe instantanément en position fermée, au contact de la borne 19. Toutefois, étant donné que le relais 25 fonctionne à retardement, comme on l'a dit plus haut, l'armature 23 ne tombe pas avant trois quarts de seconde à une seconde et, en conséquence, le bras de contact 21 reste au contact de la borne 27 pendant le terne temps qui est suffisant pour permettre à un courant de passer de la ligne aérienne 2. par le fil 16, le contact 19, l'armature 17, le pivot 22, le bras 21, le contact 27, la bobine de soufflage 15, le fil 14, l'armature 9, le contact 11, le fil 36, la bobine 38 de rue et la terre en 30.
L'aiguillage est ainsi fait pour la voie droite et s'il est déjà dans
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cette position, il y est solidement maintenue.
Après le petit intervalle de temps du retardement du relais 25? l'armature 23 tombe donnant un coup sur le bras 24 du bras de contact 21, ce qui fait que ce dernier coupe brusquement le courant sur le contact 27 et qu'il bascule en venant toucher la butée 40. Le contrepoids 26 ramène le bras 21 en position intermédiaire, représentée sur la figure 1, et la distance qui sépare le bras 21 de la borne 27 est suffisante pour couper l'arc produit qui est, en outre, étouffé par la bobine de soufflage 15; les pièces de contact 21 et 27 sont de préférence pourvues de pointes lourdes en argent.
Dans le cas d'un tramway qui passe sous le contacteur en prenant du courant au fil 3, ce courant passe par la bobine série 8, la bande 2 du contacteur de ligne et les moteurs du tramway pour aller à la terre. Comme il s'agit d'un courant important, la bobine série 8 est excitée suffisamment pour soulever l'armature 9 en l'amenant au contact de la borne 13. Comme on l'a décrit plus haut, un circuit se trouve également établi passant par les relais 20 et 25 et la résistance 31 pour aller à la terre, de sorte que l'armature 17 est soulevée pour venir en position ouverte et l'armature 23 soulevée pour permettre au bras 21 de venir au contact de la borne 27.
Dès que la roulette du trolley quitte le contacteur de ligne 4, 5, les mêmes opérations que plus haut se reproduisent, mais le circuit est maintenant établi par le fil 16, la borne 19, l'armature 17, le pivot 22, le bras 21,la borne 27, la bobine de soufflage 15, le fil 14, le pivot 10, l'armature 9, la borne À±, le fil 37, la bobine de rue 39 et la terre en
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30. Il en résulte que la bobine 39 est actionnée pour mettre l'aiguillage dans la position de voie déviée ou si elle est déjà dans cette position, pour l'y maintenir solidement. De même, au bout du délai de retardement de la bobine 25, le circuit est coupé entre les pièces 21 et 27.
La bobine shunt 12 a pour but de faire que la coupure entre l'armature .2. et la borne 13 s'effectue après la coupure entre lé bras 21 et la borne 27, ce qui empêche qu'il se forme un arc entre la borne 13 et l'armature 9.
En branchant la bobine 12 en série avec la bobine de rue 39,la première reste excitée tant qu'il ne passe pas de courant dans la seconde et, en conséquence, la bobine 12 n'est pas désexcitée tant qu'il ne s'est pas effectué de coupure entre les pièces 21 et 27. En outre, étant donné que les bobines combinées 8 et 12 sont faites de façon à réaliser une coupure à retardement, l'armature .2. ne coupe pas le contact sur la borne 13 avant trois quarts de seconde à une seconde, après que l'arc qui s'est formé entre les pièces 21 et 27 a été étouffé. On voit, en conséquence, qu'il ne se forme pas d'arc quel qu'il soit entre l'armature .2. et la borne 13.
Pour des vitesses normales de tramway, un contacteur de ligne de 45 cm de long est suffisant étant donné l'action presque instantanée des relais 20 et 25 et étant donné que le seul courant coupé sur le contacteur de ligne est de l'ordre de 0,2 ampère et est pratiquement sans induction, il ne se forme pas, en ce point, d'arc apparent.
Le temps pendant lequel une bobine de rue est excitée à chaque opération est toujours le même, c'est-à-dire
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de trois quarts de seconde à une seconde. Cette disposition réduit au minimum l'usure et permet d'utiliser un courant de manoeuvre de densité relativement plus élevée que cela ne serait possible si la durée de la période d'excitation était plus longue; en conséquence, il est possible d'utiliser des bobines de commande plus petites que cela ne serait possible autrement.
L'application de l'appareil selon l'invention permet aux véhicules de passer sur le contacteur de ligne à vitesse beaucoup plus grande qu'il n'était désirable jusqu'ici, tandis que le fait qu'un court circuit sur le contacteur de ligne rend impossible que les circuits de l'une ou l'autre des bobines de rue se ferment, constitue un autre avantage.
Le système d'appareil décrit ici est tel que l'aiguillage est mis en position de voie droite en coupant le courant du moteur lorsque la roulette du trolley passe sur le contacteur de ligne. Il est mis en position de voie déviée en actionnant le contrôleur du moteur en vue de faire passer un courant fort par la bobine 8, c'est-à-dire en actionnant le tramway au passage du contacteur de ligne.
Le seul résultat obtenu en établissant et en coupant le courant du moteur - ou inversement - pendant que la roulette du trolley est en prise avec le contacteur de ligne, est de mettre l'aiguillage dans la position déterminée par la dernière manoeuvre du contrôleur du moteur.
Il est évident que l'appareil établi conformément à l'invention est également applicable dans le cas d'un système de tramway utilisant un troisième rail ou une prise
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de courant souterraine, ainsi que pour actionner les aiguilles des systèmes de voies aériennes ou des signaux ou pour des applications analogues.
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"ELECTRICAL CONTROL DEVICE FOR RAILWAY OR TRAMNAY SWITCHES"
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The present invention relates to devices serving to electrically actuate switches of railways or tramways and similar applications, for example to actuate switches of overhead or other power lines or signals and it also relates to devices of the kind comprising a line contactor which engages the trolley or other current collector of the vehicle.
In the devices of the type in question, as they currently exist, for actuating the switches of trams, the engagement of the vehicle trolley with the line contactor causes the excitation of one or more.
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the other of two coils actuating the switch depending on whether or not the vehicle takes current. With a device of this kind, the engagement of the line contactor with the trolley for a long enough time, for example when the tram is stationary with its trolley in engagement with it, involves the risk of overheating or burning. the corresponding coils actuating the switch.
In addition, operating the controller of a stationary tram in the position shown has heretofore resulted in the position of the switch being disturbed after it has been brought to the position. desired when the line contactor was initially engaged with the trolley. The object of the present invention is to provide a device by means of which the drawbacks in question can be overcome and which also provides certain other advantages which will be mentioned below.
In accordance with the present invention, the apparatus of the kind in question is characterized in that, whether or not the vehicle takes current, when its current collector engages with the line contactor, the control coils are not energized. as long as the current collector does not cease to be in engagement with the line contactor.
Conveniently, the apparatus comprises two complementary circuits, one intended to be closed when the line contactor is engaged with the current collector, so as to carry out certain preparatory operations which, when this circuit is subsequently cut off due to the termination of the socket on the line contactor, causes
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automatically closing the second circuit used to energize the corresponding control coil.
An embodiment of the invention applied to an apparatus for actuating the switch of an electric tram system using current distribution by trolley and overhead wire will be described below, with reference to the accompanying drawing in which :
Figure 1 is a diagram showing the general arrangement of the apparatus, and
FIG. 2 is a view in elevation and in section of the delayed action relay system included in this arrangement.
In Figure 1, on the overhead wire 3 of the trolley is mounted a line contactor comprising two insulated metal strips 4, which are bridged by the wheel of a trolley of a tram passing at this location. The aerial wire 2 and the strip 2 of the line contactor are respectively connected by wires 6, 7 to the opposite ends of a series coil 8 to which is associated an armature 9 normally held by gravity in the position shown and coming from in contact with a terminal 11. On the same core as the coil 8 is a shunt retaining coil 12 which, when energized, maintains the armature in contact with the terminal 13, as will be explained below. The pivot 10 of the armature 9 is connected by a wire 14 to a terminal of a blowing coil 15.
A second wire 16 from the overhead line is connected to the other terminal of the blowing coil 15 passing through the armatures of two shunt relays 20 and
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25. The first of these relays, 20, is of the quick-acting, quick-release type and has a frame 17 pivoting at 18 and normally held by gravity against terminal 19 of conductor 16. When the coil of the relay is energized , the armature 17 is lifted and cuts the circuit on terminal 19 as will be described below. The second relay 25 comprises a contact arm 21, pivoting at 22 and normally held by the weight of a frame 23 bearing on an arm 24 integral with this arm 21, in the open position shown.
When the armature 23 is lifted by energizing the relay coil, the counterweight arm 26 causes the arm 21 to close, under the action of gravity, a circuit by coming into contact with the terminal 27 of the blowing coil 15.
The coil of the relay 20 is connected to the strip 4 of the line contactor, via a suitable fuse 28, and to one end of the coil of the relay 25. The other end of the coil of the relay 25 is earthed at 30 passing through resistor 31, the value of which can go up to 2000 ohms. As seen in Figure 2, a heavy copper sleeve 32 surrounds the core 33 of the coil of the relay 25 and the core is carried by a yoke 34 which forms a complete magnetic circuit with the armature 23. Further, a soft iron washer 35 is attached to the end of the coil where the armature is located.
The action of this relay is such that, when it is de-energized, a current is induced in the copper sleeve 32 producing a sufficient magnetic field to support the armature 23 in the raised position for a time.
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short after the excitation current has ceased to flow and, therefore, the release of armature 23 and the resulting opening of switch 21-27 are delayed for a period which can conveniently be about 3/4 of a second to one second, for a reason which will be noted below. As will be understood, the presence of the heavy yoke 34 and the washer 35 to produce a complete magnetic circuit helps to maintain the field induced in this copper sleeve 32.
The shunt coil 12 is also provided with a copper sleeve and a magnetic circuit in the complete iron identical to those described above with regard to the relay and arranged so as to release the delay armature 9. The terminals 11 and 13 are respectively connected by conductors and 37 to two coils 38 and placed in boxes placed in the street and respectively used to actuate the switch so as to put them in the desired position on the right track or the deviated path.
The device works as follows:
When a tram not taking current passes under line contactor 4-5 and engages on it, the trolley wheel bridges the gap between bands 4 and 2 by letting a weak current flow, for example from the order of 0.2 amperes, coming from the overhead line ¯3. by coil 8, strip 5, strip 4, fuse 28, relay 20, relay 25, resistor 31 and earth at 30.
This current is too low to excite the series 8 coil enough to lift the ar-
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mature ± which remains in contact with terminal 11, but it is sufficient to energize relays 20 and 25 by lifting armature 17 which leaves terminal 19 and armature 23, which allows arm 21 to fall when coming to the contact of terminal 27. As long as the trolley wheel remains on the line contactor, the state described above is maintained and, since the armature 17 is now in the open position, no current flows through it. the street reel 38 so that there is no fear that the reel 38 is burnt regardless of the time that the trolley wheel remains on lecontacbeuc4,. Coils 20 and 25 and resistor 31 will be able to let low currents through for a long enough time,
without overheating. ,
As soon as the wheel leaves contactor 4, 5, relays 20 and 25 are de-energized and, as the first is done so as to be released quickly, armature 17 instantly drops back into the closed position, in contact with terminal 19. However , since the relay 25 operates with a delay, as stated above, the armature 23 does not fall for three quarters of a second to one second and, consequently, the contact arm 21 remains in contact with the terminal 27 during the dull time which is sufficient to allow a current to pass from the overhead line 2.through wire 16, contact 19, armature 17, pivot 22, arm 21, contact 27, coil blow 15, wire 14, armature 9, contact 11, wire 36, street coil 38 and ground at 30.
The switch is thus made for the right track and if it is already in
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this position he is firmly maintained.
After the small time interval of the delay of relay 25? the armature 23 falls giving a blow to the arm 24 of the contact arm 21, which causes the latter abruptly to cut off the current on the contact 27 and that it tilts, coming into contact with the stop 40. The counterweight 26 brings the arm back. 21 in the intermediate position, shown in FIG. 1, and the distance which separates the arm 21 from the terminal 27 is sufficient to cut the produced arc which is, moreover, smothered by the blowing coil 15; the contact pieces 21 and 27 are preferably provided with heavy silver tips.
In the case of a tram which passes under the contactor taking current from wire 3, this current passes through the series 8 coil, strip 2 of the line contactor and the tram motors to go to earth. As this is a large current, the series coil 8 is excited enough to lift the armature 9 by bringing it into contact with the terminal 13. As described above, a circuit is also established. passing through the relays 20 and 25 and the resistor 31 to go to earth, so that the armature 17 is lifted to come into the open position and the armature 23 is raised to allow the arm 21 to come into contact with the terminal 27 .
As soon as the trolley caster leaves line contactor 4, 5, the same operations as above are repeated, but the circuit is now established by wire 16, terminal 19, armature 17, pivot 22, arm 21, terminal 27, blow-off coil 15, wire 14, swivel 10, armature 9, terminal À ±, wire 37, street coil 39, and ground
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30. As a result, the coil 39 is actuated to put the switch in the diverted track position or if it is already in this position, to hold it there securely. Likewise, at the end of the delay time of the coil 25, the circuit is cut between the parts 21 and 27.
The purpose of the shunt coil 12 is to make the cut between the armature. 2. and terminal 13 is made after the cut between arm 21 and terminal 27, which prevents an arc from forming between terminal 13 and armature 9.
By connecting coil 12 in series with street coil 39, the first remains energized as long as no current is flowing into the second and, therefore, coil 12 is not de-energized until it turns on. There is no cut between the parts 21 and 27. Further, since the combined coils 8 and 12 are made so as to achieve a delayed cut, the armature .2. does not switch off the ignition on terminal 13 for three-quarters of a second to one second, after the arc that has formed between parts 21 and 27 has been quenched. It can be seen, therefore, that no arc of any kind is formed between the reinforcement. 2. and terminal 13.
For normal tram speeds, a line contactor 45 cm long is sufficient given the almost instantaneous action of relays 20 and 25 and given that the only current cut on the line contactor is of the order of 0 , 2 amps and is practically induction-free, no apparent arc is formed at this point.
The time during which a street coil is energized at each operation is always the same, i.e.
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from three quarters of a second to a second. This arrangement minimizes wear and allows a relatively higher density switching current to be used than would be possible if the duration of the excitation period were longer; as a result, it is possible to use smaller drive coils than would otherwise be possible.
The application of the apparatus according to the invention allows vehicles to pass over the line contactor at a much greater speed than was hitherto desirable, while the fact that a short circuit on the line contactor line makes it impossible for the circuits of either street coil to close, is another advantage.
The apparatus system described here is such that the switch is placed in the straight track position by cutting off the current to the motor when the trolley wheel passes over the line contactor. It is placed in the deviated track position by actuating the motor controller in order to pass a strong current through the coil 8, that is to say by actuating the tram when the line contactor passes.
The only result obtained by switching on and off the current to the motor - or vice versa - while the trolley wheel is in engagement with the line contactor, is to put the switch in the position determined by the last operation of the motor controller. .
It is obvious that the apparatus established in accordance with the invention is also applicable in the case of a tram system using a third rail or a plug.
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current, as well as to actuate the needles of airway systems or signals or for similar applications.