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EMI1.1
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SYSTEMES DE COMMUNICATION AVEC DES VEHICULES SUR ROUTES FIXES ET
DE DETERMINATION DE LEUR POSITION.
La présente invention se rapporte à des systèmes de com- munication avec des véhicules, tels que des voitures et trains de chemin de fer, sur routes fixes et de détermination de leur posi- tion. Plus particulièrement, elle a'trait à un système de transmis- sion de haute fréquence sur ligne, dans le but de transmettre des signaux à haute fréquence, dits quasi-radar, à des véhicules le long d'une route fixe.
L'invention a également pour objet l'établissement de com- munications avec des véhicules le long d'une route fixe et la dé- termination de leur position de façon nouvelle et efficace.
Un autre objet de l'invention est de signaler à l'opéra- teur d'un véhicule suivant une route fixe, de façon nouvelle et efficace, des renseignements qu'il ne pouvait obtenir au moyen des
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systèmes de signalisation précédemment employés.
L'invention a également pour objet l'indication continue, ou simultanée, ou continue et simultanée de la position de n'importe lesquels des objets situés le long d'une route fixe déterminée, tels que courbes, passages à niveau, croisements, ponts, tunnels, aiguil- lages, autres véhicules et autres objets sur la même route, y compris les voies de garage et analogues, et d'indiquer également la vitesse et la direction des autres véhicules le long de ladite route, en avant et en arrière d'un véhicule donné, suivant ladite route.
L'invention prévoit également l'indication, ou la commande, ou l'indication et la commande de la vitesse de véhicules le long d'une route fixe, soit de façon visuelle, soit de façon automatique, soit encore de façon visuelle et automatique, suivant la position des objets en avant et en arrière du véhicule considéré, et égale- ment suivant les conditions de vitesse, de poids, de longueur, con- ditions atmosphériques, ou analogues, qui agissent sur la distance sur laquelle le véhicule peut être ralenti, stoppé, ou ralenti et stoppé avec sécurité. Lesdits objets susceptibles d'influer sur la vitesse des véhicules peuvent comprendre des courbes, tunnels, ponts, et croisements, ou analogues, nécessitant, à leur passage, des vi- tesses inférieures à une valeur donnée, pour assurer la sécurité.
L'invention prévoit encore l'identification de divers ob- jets le long de la route, ainsi que la détermination de la position desdits objets, qui peuvent comprendre d'autres véhicules, des cour- bes, des tunnels, des ponts, les extrémités différentes d'un véhi- cule, ou d'un train donnés, ou toute autre information susceptible d'être utile à l'opérateur d'un véhicule le long d'une route fixe donnée.
Elle envisage également l'emploi de moyens de produire un retard d'impulsions de radar transmises le long de la route, ledit retard pouvant être employé en vue de la production de signaux @
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d'attention ou de danger destinés à des véhicules se déplacant le long de la route, ou à commander automatiquement leur vitesse, ou encore à ces deux objets à la fois.
D'autres objets apparaîtront à la lecture de la description qui suit.
De façon générale, le système prévu par l'invention pour la détermination de la position des véhicules et l'établissement de communication avec eux comporte : (1) un organe de radiation, ou de transmission, s'étendant le long de la route fixe, (2) un émetteur-récepteur de radar couplé à ladite ligne de transmission radiatrice et (3) des organes disposés sur les véhicules, aux stations, et en des points le long de la route correspondant à des sections dangereuses ou difficiles, lesdits organes étant couplés inductive- ment ou par radiation à la ligne de transmission, en vue d'influer suffisamment sur le passage de l'énergie sur ladite ligne, pour per- mettre une détection en un autre point de la route.
Le.systéme dé communication et de détermination de position , par radar est, de préférence, constitué par un système de signalisa- tion à deux sens, c'est à dire qu'une onde porteuse de fréquence différente est prévue pour les signaux se propageant dans chaque sens. Des ondes porteuses additionnelles peuvent être prévues si l'on emploie un radar à trois sens, ou si le système du radar à deux sens est employé à chaque extrémité de la route fixe. Toutefois, un système radar à trois sens peut fournir les mêmes renseignements que deux systèmes radar à deux sens disposés chacun à l'une des ex- trémités, c'est pourquoi les deux types de systèmes de radar ne sont pas nécessaires.
Le système de radar à trois sens présente, sur les systèmes de radar à deux sens, l'avantage de ne nécessiter que trois fréquences porteuses séparées, au lieu de quatre, et, par suite, de
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permettre une économie d'appareillage.
Le système indicateur de position quasi-radar peut com- prendre : un générateur d'impulsions de radar, transmettant des impulsions de fréquence donnée dans un sens, le long de la route, lesdites impulsions pouvant être réfléchies en arrière vers la première d'un certain nombre de stations répétrices disposées à intervalles ( décrites plus loin ) le long de la route et, ensuite, lesdites impulsions peuvent être converties en une autre fréquence servant à transporter les signaux dans le sens opposé, c'est à dire les impulsions d'écho.
Les impulsions d'écho reçues peuvent alors, ensemble avec les impulsions de radar émises, être transmises de façon commune sur une troisième fréquence porteuse, ce qui conduit à un système de radar à trois sens, de façon telle que les récep- teurs disposés le long de la route et accordés sur la troisième fréquence porteuse peuvent indiquer la position de tous les objets situés le long de la route. Un tel système indique à la fois les objets situés en avant ou en arrière de tout véhicule le long de la route.
Au lieu du système radar à trois sens, on peut prévoir, à chaque terminaison, un système radar à deux sens l'ensemble compor- tant l'emploi de quatre fréquences porteuses, deux dans chaque sens, et permettant également l'indication à un véhicule quelconque de la position d'objets en avant et en arrière de lui. Les radars à deux sens à chaque extrémité sont particulièrement avantageux dans le cas de véhicules se déplaçant dans les deux sens le long de la route. Dans ce cas, on peut donc employer soit un radar à trois sens, soit deux systèmes radar à deux sens. Les ondes por- teuses des signaux de radar doivent moduler une onde porteuse à fréquence radioélectrique.
L'organe de radiation, ou ligne de transmission qui suit la route doit, de préférence, être monté aussi près que possible
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des véhicules situés le long de la route. Le plus près est le mieux. Ladite ligne peut être constituée par une paire de conduc- teurs équilibrés, maintenus à une distance constante par un diélec- trique convenable. Ces fils peuvent être très voisins l'un de l'autre, mais, dans ce cas, les légères erreurs d'espacement sont augmentées en importance. Par suite, il est à désirer que les fils soient es- pacés d'au moins 25 mm. et qu'ils soient moulés dans un diélectrique convenable, qui les garde à un espacement constant.
Dans le cas d'un système de chemins de fer, lesdits fils peuvent être disposés paral-' @ lèlement aux rails, et, de préférence, aussi près que possible, des roues, ou autres objets métalliques des voitures, de façon telle que lesdits objets métalliques porduisent sur la ligne une impédance naturelle susceptible de donner lieu à une impulsion réfléchie, ou impulsion d'écho.
Toute variation de la disposition ou de la forme de l'organe radiateur, telle qu'elle peut se produire à un aiguillage, ou à un croisement, où ledit organe peut être enterré sous la route, sous la voie, ou sous les rails, produit des impulsions d'écho le long de la ligne. Toutefois, si l'organe radiateur est convenablement blin- dé et connecté à un câble, il ne se produit pas d'impulsion d'écho.
L'obtention d'un tel blindage et d'une telle jonction est bien connue des techniciens de la propagation des très hautes fréquences et des ondes micrométriques sur les conducteurs. D'autre part, la production d'une telle réflexion, ou d'une telle impulsion d'écho peut être dé- sirée, pour indiquer la position de l'aiguillage, du croisement, ou point singulier analogue considéré.
Si le câble est le long de la terre, au voisinage de l'un des rails d'une voie de chemin de fer, ou dans ces deux positions à la fois, il peut être à désirer de le blinder à demi au moyen d'un revêtement métallique, de manière qu'il ne soit influencé que par le métal du rail ou d'autres objets voisins de la terre.
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Au lieu d'employer les parties métalliques du véhicule pour la production d'impulsions de réflexion ou d'écho, on peut disposer sur les véhicules des dispositifs ou objets métalliques spécialement construits en vue de leur fonctionnement en liaison avec le câble, pour causer sur celui-ci des réflexions passives des impulsions de radar.
Un autre type de dispositif réflecteur de radar sur un véhicule peut être du type actif, consistant en un émetteur-récep- teur radioélectrique, pouvant également comporter des moyens d'iden- tification du véhicule, aussi bien que de transmission d'autres signaux, en plus des impulsions retransmises ou impulsions d'écho.
Les impulsions de radar peuvent être émises à partir du véhicule lui-même, ou bien elles peuvent traverser une ou plusieurs stations fixes couplées aux organes radiateurs.
En vue de maintenir relativement constante l'amplitude du signal sur la ligne, ou câble de transmission le long de la route, les stations répétrices sont disposées à intervalles convenables, par exemple tous les kilomètres environ, le long de la ligne, afin d'amplifier les signaux transmis sur ladite ligne. Pour éviter l'amplification de la fréquence porteuse dans le mauvais sens, les stations répétrices sont munies de filtres convenables, susceptibles de séparer les différentes fréquences porteuses directives, avant leur amplification.
Lesdits répéteurs peuvent également être constitués par des émetteurs-récepteurs simples pour chacune des fréquences por- teuses transmises sur la ligne. La puissance d'alimentation desdits éléments répéteurs peut être transmise directement sur un ou plu- sieurs des conducteurs de la ligne, ou bien elle peut être fournie par une source locale quelconque, ou par une ligne d'alimentation spécialement pasée dans ce but, ou par des batteries d'accumula- teurs à chaque station, ou de façon analogue. Il est à désirer que
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la puissance nécessaire aux amplificateurs, émetteurs et récepteurs de l'une de ces stations répétrices ne soit pas très supérieure à environ un watt. Ces stations sont, de préférence, automatiques ou non surveillées.
Egalement le long de la route, on peut prévoir des stations de signalisation, couplées inductivement ou par radiation à la ligne, ou au câble radiateur de transmission, lesdites stations produisant divers types de signaux, dans le but de commander les véhicules, ou de les avertir des obstacles se trouvant le long de la route, tels que des courbes, des tunnels, des ponts, ou analogues. Ces stations de signalisation peuvent, comme les stations répétrices, être d'un seul bloc et sans surveillance et elles peuvent être constituées par des émetteurs-récepteurs simples, comportant des organes d'identifi- cation ou de changement des signaux reçus, de manière que ces der- niers puissent être identifiés lors de leur retransmission sur le câble.
Le système de détermination de position comporte un dispo- sitif indicateur, tel qu'un tube à faisceau cathodique, sur l'écran duquel les impulsions réfléchies peuvent être reproduites le long d'une échelle étalonnée, pour indiquer de façon visuelle les distances entre objets le long de la route. Les diverses impulsions réfléchies peuvent avoir des caractéristiques d'identification, telles que leur forme, ou leur largeur, ou bien elles peuvent scintiller lentement, conformément à divers signaux de code. De plus, lesdites impulsions réfléchies peuvent être contrôlées au moyen d'un dispositif à fais- ceau cathodique, ou de tubes-portes électroniques convenables, de manière à indiquer la proximité des objets.
Ces indications peuvent actionner automatiquement le fonctionnement du véhicule, de manière à le faire ralentir et stopper, si les impulsions réfléchies se pro- duisent trop près de la position du véhicule sur l'écran.
Les objets et caractéristiques ci-dessus de l'invention
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apparaîtront plus clairement à la lecture de la description sui- vante et à l'examen des dessins joints qui représentent schématique- ment, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention.
La figure 1 est un schéma de diverses parties d'une route fixe, le long de laquelle s'étend une ligne de transmission radia- trice comportant des stations répétrices.
La figure 2 représente symboliquement, à l'aide de rectan- gles, le schéma électrique d'une station répétrice comportant deux émetteurs-récepteurs de radar à deux sens.
La figure 3 représente de la même manière une station de signalisation, qui peut être disposée le long de la route représen- tée à la figure 1 .
La figure 4 est une coupe verticale d'une voie de chemin de fer, d'une partie d'une voiture et de la ligne de transmission ra- diatrice comportant certaines caractéristiques de l'invention.
On a représenté à la figure 5 quelques coupes du câble re- présenté à la figure 4, présentant des impédances analogues.
La figure 6 est le schéma des circuits de la terminaison principale, choisie à titre d'exemple comme terminaison Ouest de la figure 1 .
La figure 7 est celui de la terminaison Est de la figure 1 .
La figure 8 est un ensemble de formes d'onde utile à l'ex- plication du fonctionnement des montages des figures 5. 6. 9 .
La figure 9 est le schéma d'un montage émetteur-récepteur actif pour un véhicule ou train situé sur la route, ou voie, repré- sentée à la figure 1 .
La figure 10 est le schéma d'une variante du montage de commande de la figure 9 .
La figure 11 est un ensemble de formes d'onde utile à la description du fonctionnement du montage de la figure 10 .
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A titre d'exemple, l'invention sera décrite dans son applai- cation à un système de communication et de détermination de position sur voie ferrée, tel que celui représenté à la figure 1 . Dans la description dudit système, on examinera successivement les points suivants :
I - la voie et les organes radiateurs (a) les stations répétrices ( figures I et 2 ) (b) les stations de signalisation pour réflexions actives de radar ( figure 2 ) .
(c) le câble et les objets causant des radiations na- turelles de radar ( figures 4 et 5 )
II - les circuits de la terminaison Ouest, ou terminaison principale ( figure 6 ) .
III - les circuits de la terminaison Est ( figure 7 ) .
IV - les circuits du train ( figures 9 et 10 ) (a) circuit d'identification de train ( fig. 9 ) (b) circuit indicateur de position ( figure 9 ) (c) dispositifs de commande de vitesse (figures 9 et 10) (d) radar à deux et à trois sens (figure 9)
I - La voie et les organes radiateurs.
Sur la figure 1, on a représenté des sections d'une voie de chemins de fer sur lesquelles des voitures, ou des trains tl, t2, t3, t4, sont stoppés ou se déplacent dans les directions indi- quées par les flèches. Le long de la voie est prévue une ligne de transmission radiatrice 2, comportant, à intervalles, des stations répétrices 3.4. 5. et des stations de signalisation 6.7. 8 . A chaque extrémité du câble est prévue une terminaison : la terminai- son principale, ou terminaison Ouest 9, et la terminaison Est, 10 .
On voit que la voie s'incurve en face de la station 6, qu'elle com- porte un croisement en face de la station 7, un aiguillage 11 plus loin et qu'elle traverse un pont 12 en fàce de la station 8 :
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A mesure que les trains se déplacent le long de la voie I, ils recueillent des signaux sur différentes fréquences porteuses qui, pour plus de commodité, seront indiquées comme suit : les ondes des fréquences fl et f2 pour les impulsions de radar et d'écho émises et reçues respectivement à la terminaison Ouest 9 ; les fréquences f4 et f3 pour les impulsions de radar et d'écho émises et reçues respectivement à la terminaison Est 10 et la fréquence f5, qui peut être utilisée en combinaison avec les fréquences fl et f2, ou f3 et f4, dans le cas d'un système de communication radar à trois sens.
I (a) stations répétrices. En ce qui concerne de façon particulière les stations 3. 4. 5. il est prévu un filtre 13, des- tiné à recevoir les ondes de fréquence fl à partir de la terminaison Ouest 9 et à les séparer de celles de fréquence f2, amplifiées ou émises à partir du circuit 14 . Le filtre 13 transmet la fréquence fl à un montage amplificateur 15, destiné à augmenter l'intensité des signaux sur cette fréquence, en vue de leur transmission sur le câble 2, vers la terminaison Est.
S'il existe un train, ou autre objet réfléchissant les impulsions radar de fréquence fl et situé; par exemple, entre les stations répétrices 4 et 5, ce qui est le cas du train représenté en t3, les impulsions réfléchies de fréquence fl aussi bien que les impulsions provenant du circuit amplificateur 14 de la station répétrice 5 traverseront jusqu'au récepteur 16 .
Comme la fréquence d'une impulsion radar n'est pas changée par une réflexion, le récepteur 16 doit avoir une bande passante de largeur suffisante pour recevoir les deux fréquences fl et f2 et pour con- vertir et amplifier toutes les impulsions reçues dans le circuit 14 sur la fréquence f2 . De la sorte, lorsqu'une impulsion réfléchie ou d'écho a été reçue à l'une des stations répétrices 3. 4. 5. elle est ensuite amplifiée et transmise à partir de ce point sur la fré- quence f2, en sens inverse, sur le câble 2, jusqu'à la terminaison Ouest 9 . Si deux, ou plus de deux obstacles réfléchissants sont
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situés en divers points le long de la route, chacun d'eux produira une réflexion, qui sera répétée en sens inverse, comme ci-dessus décrit.
La présence de deux ou de plus de deux obstacles réfléchis- sants, n'aura pas pour résultat l'établissement de réflexions con- tinues dans les deux sens, ou l'amorçage de sifflements, car, à chaque réflexion, l'écho devient de plus en plus faible et la sensi- bilité du récepteur peut donc être établie de valeur telle que ledit récepteur ne soit pas sensible aux réflexions d'intensité égale ou inférieure à celle du second écho. Geci est également vrai dans le ' cas de deux ou de plus de deux objets réflecteurs disposés entre deux répéteurs adjacents, tels que les trains tl et t2, entre les répéteurs 3 et 4 .
Pour éviter les réflexions sur les répéteurs eux-mêmes, les impédances des montages 13,14, sont adaptées à celle de la ligne de liaison 2 qui leur est adjacente et il en est de même de l'impédance des montages 15 et'16 et de la partie adjacente de la ligne. L'amor- çage de sifflements à l'intérieur des répéteurs 3.4. 5. sous l'ef- fet de l'amplification en 15 de la fréquence fI, est empêché par blocage du récepteur 16 à travers les lignes 17, pendant le fonc- tionnement des amplificateurs ou émetteurs 15 .
Si des systèmes de détermination de position radar à deux sens sont prévus, l'un à chaque terminaison, un montage répéteur tel que celui représenté à la figure 2 peut être employé. Sur cette figure, on a représenté un répéteur comprenant les filtres-amplifi- cateurs 13.14. 15.16. avec la ligne de blocage 17, comme représen- té à la figure 1, où les filtres-amplificateurs ont été représentés sous forme d'émetteurs-récepteurs radioélectriques.
De même, on a représenté sur la figure 2 les émetteurs-récepteurs radioélectriques 18.19. 20. 21. pour les fréquences de radar f3 et f4 émises et re- çues à la station terminale Est 10 : La fréquence porteuse de dé- part f5 de la terminaison Ouest 9 traverse le récepteur 18'. Elle
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est ensuite amplifiée et transmise par l'émetteur 20 en retour sur le câble 2 et, de façon analogue, la fréquence d'arrivée f4 à la terminaison Ouest 9 ( à partir de la terminaison Est 10 ) est reçue dans le récepteur 21, amplifiée et émise par l'émetteur 19 . Le ré- cepteur 18 est bloqué à travers la ligne 22 ( analogue à 17 ) pen- dant que l'émetteur 19 de la figure 2 fonctionne. Si le système radar employé est à trois sens, on peut substituer aux circuits 19.
20.21. 22. de la figure 2 un émetteur-récepteur unique fonctionnant sur la troisième fréquence porteuse f5 .
I - (b) stations de signalisation pour réflexions actives de radar -
En vue de signaler une série de courbes, croisements, ponts, aiguillages et analogues, susceptibles de se produire le long de la route et ne donnant pas lieu en elle-même à des impulsions réflé- chies naturelles de radar, on peut prévoir des stations de signali- sation séparées couplées inductivement ou par radiation à la ligne de transmission radiatrice 2 . Lesdites stations peuvent recevoir, transmettre, ou reformer les impulsions reçues de manière à indiquer aux opérateurs des véhicules leur position, ou à produire des im- pulsions commandant automatiquement la vitesse ou le fonctionnement desdits véhicules, comme il sera décrit plus loin.
Trois de ces sta- tions de signalisation sont représentées sur la figure 1 en 6,7, 8, et produisent les impulsions correspondantes c', c", b', de la fi- gure 11 .
Si on le désire, une station de signalisation peut être dis- posée à chaque aiguille, telle que l'aiguille 11, le long de la voie et elle peut comporter des moyens d'émission d'un signal, en ré- ponse à un signal reçu, en vue d'indiquer si l'aiguille est ouverte ou fermée, ou de ralentir le train, ou d'ouvrir ou de fermer toutes aiguilles désirées en avant ou en arrière du train, ou d'accomplir toute autre fonction désirée.
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Chaque station de signalisation peut être munie d'une an- tenne 23 ( figure 3 ) couplée inductivement ou par radiation au câble 2, de façon telle qu'elle puisse recevoir les impulsions, sans causer d'impulsions de réflexion ou d'écho naturelles sur la ligne 2.
L'antenne 23 peut comporter deux lignes, toutes deux con- nectées à un récepteur 24 et à un émetteur 25 . Comme on désire que le récepteur soit sensible aux impulsions de radar en provenance de 10, il est accordé à la fréquence fl, ou à la fréquence f4, ou à ces deux fréquences à la fois, de manière à ne recevoir que les im- pulsions de radar. Lesdites impulsions de radar peuvent être retar- dées dans le dispositif à retard 26, suffisamment pour qu'elles cor- respondent à un objet situé à toute distance désirée en avant du vé- hicule' qui s'approche et, ensuite, elles peuvent être appliquées par la ligne 27 à l'émetteur 25 et être renvoyées en arrière sur la ligne 2, sur la fréquence f2 .
Ainsi, l'opérateur du véhicule est informé qu'un objet est à une certaine distance en avant de lui et il peut ralentir le véhicule en conséquence ou bien le véhicule peut être commandé automatiquement par l'impulsion de radar. Une description plus détaillée du fonctionnement du véhicule sous l'effet d'une telle impulsion retardée sera donnée plus loin.
On peut également prévoir, dans le circuit des stations 6.
7.8. un dispositif de signalisation 28, inséré sur la ligne 27 pour reformer l'impulsion retardée, ou pour la faire scintiller conformément à un signal de code, de manière à identifier la station considérée.
La station de signalisation peut ne comprendre qu'un ré- cepteur 24, un émetteur 25 et un dispositif de signalisation 28, de manière à identifier la position de la station et à ne pas pro- duire un retard incorrect pour la commande de vitesse d'un véhicule approchant. Dans ce cas, l'impulsion reçue du récepteur 24 est appliquée directement par la ligne 29 au dispositif de signalisation
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28 et, de là, à l'émetteur 25 .
I (c) - le câble et les objets causant des radiations na- turelles de radar -
Sur la figure 4, on a représenté une coupe de la voie de chemins de fer 1, comportant un rail d'acier 30 monté sur une tra- verse 31, sur laquelle roule la roue d'acier 32 d'une voiture de chemins de fer 33 Le long du rail 30 est représenté un support, ou une moulure de bois 35, en vue de supporter le câble 2 aussi près que possible des parties métalliques de la voiture 33 : parexemple de la roue 32 et des supports 35, se projetant vers le bas à par- tir du moyeu 36 de l'essieu 37 . La moulure 34 peut être en bois et être fixée à la traverse 31 au moyen de clous 38 .
Aux croisements, le câble 2 peut être modifié dans sa for- me et disposé le long de l'intérieur de la voie 30, comme représen- té en pointillé en 40 . Selon ce mode de réalisation, la paire de fils 41 constituant la ligne de transmission radiatrice peut être noyée dans un bloc diélectrique convenable 42, d'ébonite ou matière analogue, supportée sur une moulure convenable 43 clouée en 44 à la traverse 31 . Le bloc diélectrique 42 peut avoir un sommet plat, non susceptible d'être endommagé par les véhicules parcourant la voie 30 . La forme de réalisation 40 peut être prévue sur toute la longueur de la voie, toutefois, on pense que la moulure 34 avec le câble 2 représentés à l'extérieur du rail 30 serait d'établisse- ment plus économique dans la plupart des cas.
Si on le désire, on peut prévoir deux, ou plus de deux câbles, un de chaque côté de la voie, ou un de chaque côté d'un rail, l'un desdits câbles transportant les signaux destinés aux trains se déplaçant dans un sens et l'autre, les signaux destinés aux trains se déplaçant dans le sens inverse. Ou bien encore, un câble peut servir à transporter les signaux destinés à des trains se déplaçant, dans le même sens ou en sens inverses, sur deux voies
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parallèles. gel
La coupe du câble 2 représenté à la figure 4 est indiquée plus clairement à la figure 5, où les fils métalliques 41, consti- tuant la ligne de transmission radiatrice, sont noyés dans un diélec- trique convenable rigide 45, qui maintient leur espacement relative- ment constant.
Il n'est pas nécessaire que le diélectrique 45 soit de volume supérieur à celui représenté, car il peut être lui-même entouré par une matière diélectrique relativement moins coûteuse.
Ledit diélectrique 46 protège le câble et lui donne des dimensions et une rigidité suffisante pour qu'il puisse être aisément monté et posé le long de la voie 30 et également pour réduire au minimum les inégalités d'impédance des fils 41 causées par la neige, la glace et le verglas, en maintenant ces éléments indésirables à au moins 20 cm. ou davantage des fils 41 . Le diélectrique 46 peut être constitué par de la sciure et une matière plastique non conductrice convenable, moulées ensemble, de manière à former le câble 2 .
Le câble 2 peut être à demi blindé au moyen d'un demi re- vêtement métallique 47, à l'extérieur du diélectrique 46, et du côté du support 34 . Ce revêtement métallique évite que les impul- sions parcourant les fils 41 ne soient influencées par'le métal du rail 30, ou par les clous 38, ou par d'autres objets non situés le long de la voie ou sur les rails 30 . Ce demi blindage tend à aug- menter la sensibilité du câble 2, de façon telle qu'il ne soit af- fecté que par le métal des roues 32, ou des parties 35 de la voi- ture 33 dirigée vers le bas, ou d'autres objets adjacents.
Dans le cas d'un croisement à niveau entre deux voies de chemins de fer, le câble ne peut passer au-dessus des rails qui se croisent et, par suite, il doit être enterré sous la voie du croise- ment, ou écarté d'autre manière du rail 30 . Il est bien connu dans la technique à haute fréquence qu'on peut faire varier graduellement la forme ou les dimensions d'un tel câble, comme représenté par les
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autres coupes de la figure 5 et que ledit câble peut être pourvu d'un écran métallique complet 48, 49, entourant une matière diélec- trique 50 ou 51, sans qu'il soit causé d'impulsions réfléchies ou d'écho. De la sorte, on peut diminuer les dimensions extérieures du câble ainsi que les dimensions et l'espacement des fils 41, comme indiqué à la figure 5, pour éviter de telles réflexions.
Cette va- riation de dimension du câble doit être graduelle et, une fois que ledit câble est complètement blindé, comme représenté en 48 ou 49, il peut être enterré.
Dans le cas d'un aiguillage, tel que celui représenté en 11 à la figure 1, les dimensions du câble 2 peuvent augmenter de façon analogue, de telle sorte que les fils 41 à.. 52 de la figure 1 peu- vent être réalisés sous forme d'organes mécaniques, et disposés de manière à faire contact avec l'une ou l'autre des extrémités adja- centes des deux câbles 2' ou 2", quand on déplace l'aiguille 11, et ceci au moyen d'un organe de liaison convenable 53 . L'établissement d'un tel aiguillage, de manière à éviter les réflexions, est évidem- ment du ressort des techniciens de la haute fréquence.
Toutefois, on peut désirer qu'un tel aiguillage produise une réflexion d'un type donné, et, dans ce cas, il suffit d'une variation brusque de la for- me ou de l'espacement des conducteurs 41 pour produire une telle réflexion, et, par suite, l'indication par une impulsion d'écho, de la position de l'aiguillage.
II - les circuits de la terminaison Ouest, ou terminaison principale -
La figure 6 représente schématiquement les circuits de dé- termination de position par radar et de communication à la terminai- son Ouest, ou terminaison principale 9 .
Le système de repérage radar peut comprendre un générateur d'impulsions radar 54, destiné à produire une série d'impulsions R, comme indiqué sur l'onde 55 de la figure 8 . Lesdites impulsions
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doivent avoir une fréquence de récurrence d'au moins 30 par seconde, de manière qu'elles puissent produire un spot lumineux visible de façon continue sur l'écran fluorescent du tube cathodique, ou sur tout appareil indicateur similaire. Lesdites impulsions R sont en- suite appliquées, par la ligne 56, à un émetteur 57, en vue de la modulation d'une onde porteuse de fréquence fl . L'onde de radar résultante est alors appliquée à la ligne 2, à travers un organe de couplage convenable 58 .
Les impulsions réfléchies, ou impulsions d'écho, qui sont renvoyées en arrière sur la ligne 2, sur une fréquence porteuse f2, sont reçues, à travers l'organe de couplage 58, dans le récepteur 59 et appliquées, par la ligne 60, à un indicateur de position convenable 61, tel qu'un tube à faisceau cathodique.
Ledit indicateur de position 61 peut comporter un tube à faisceau cathodique 62, comprenant un projecteur d'électrons 63, destiné à produire 'un faisceau d'électrons périodiquement interrompu ou modifié dans son intensité par la grille 64, reliée à la ligne 60.
On peut faire produire au faisceau une trace circulaire 65 sur l'écran 66 au moyen du potentiel des plaques 67 du circuit de balayage 68, commandé par les impulsions radar R du générateur 54, à travers la ligne 69 . ( le circuit de balayage peut être variable et, si on le désire, un!:' tube cathodique supplémentaire, ou tube vernier peut être prévu en vue du choix d'une partie quelconque de la trace 65 et de son agrandissement sur l'écran du tube vernier ) . On a représenté, sur la trace 65, les spots TW et TE correspondant, par exemple, respectivement aux terminaisons Ouest et Est 8 et 9 . L'im- pulsion R correspondant à la terminaison Ouest, peut être appliquée à la grille 64 à partir du générateur 54, par la ligne 70, de ma- nière à produire le spot TW.
Les spots tl, t2, t3, t4, qui appa- raissent sous forme d'un grand nombre de petites impulsions lumi- neuses très brèves, correspondent aux trains portant les mêmes
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références. Les spots c', c", et b', correspondent respectivement aux signaux des stations de signalisation 6. 7. 8. Les spots allon- gés correspondant aux trains sont dûs aux réflexions multiples sur les roues des voitures qui forment ces trains. Une représentation plus claire du type d'impulsions formant les spots le long de la trace 69 est donnée par la courbe 71 de la figure 8 où lesdites impulsions sont représentées échelonnées dans le temps par rapport aux impulsions de radar originales R de l'onde 55 .
Si le système de radar employé est à trois sens, les im- pulsions en provenance du générateur 54 sur la ligne 70 peuvent éga- lement traverser la ligne 72, ensemble avec les impulsions reçues du récepteur 59, et moduler une onde porteuse de fréquence f5 dans l'émetteur 73, en vue de sa retransmission sur le câble 2 . Comme mentionné précédemment, le radar à trois sens présente l'avantage de permettre aux trains de déterminer la position d'objets aussi bien en avant qu'en arrière d'eux-mêmes et il peut permettre à des trains de se déplacer dans les deux sens le long d'une route donnée et si- multanément, avec une sécurité relative.
III - les circuits de la terminaison Est -
La terminaison Est 10 peut comprendre des circuits de com- munication et de détermination de position semblables à ceux de la terminaison Ouest 9 . Le schéma des circuits de la terminaison Est est représenté à la figure 7 . Les ondes porteuses de radar sont introduites et recueillies par un dispositif de couplage commun 74 ( semblable à 58 ) reliant les récepteurs et les émetteurs de la terminaison Est au conducteur 41 du câble 2 .
Un système de repérage radar peut comprendre un récepteur de fréquence porteuse fl, représenté en 75 et destiné à recevoir les impulsions de radar de l'onde 55 ( figure 8 ) lesdites impulsions pouvant encore être appliquées directement par la ligne 76 à l'émet- teur 77, avec la fréquence porteuse f2 et retransmises en arrière
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sur le câble 2, de manière à produire le spot brillant TE représenté sur la trace 65 de l'indicateur de position 61 ( figure 6), à la terminaison Ouest. Toutefois, si on le désire, un dispositif de signa- lisation 78, analogue à celui représenté en 28 sur la figure 3, peut être prévu sur la ligne 76, pour conformer l'impulsion R, ou lui appli- quer une caractéristique distinctive, avant la retransmission de cette dernière par l'émetteur 77 .
Dans un système radar à deux sens, un montage radar supplé- mentaire émetteur-récepteur ( non représenté ) analogue à celui re- présenté à la figure 6 pour la terminaison Ouest 9, doit également être connecté au coupleur 74 . De façon analogue, la terminaison Ouest doit contenir un émetteur-récepteur ( non représenté )pour les ondes porteuses des fréquences f3 et f4, comme l'émetteur-récep- teur 77 de la figure 7 . Toutefois, de tels circuits ne sont pas nécessaires si l'on emploie un système radar à trois sens. Dans ce dernier cas, les impulsions indicatrices de position retransmises sur la fréquence porteuse f5 sont reçues dans un récepteur conve- nable 79 et, ensuite, appliquées à un indicateur de position à fais- ceau cathodique 80, semblable à l'indicateur 65 de la figure 6 .
Le- , dit indicateur cathodique 104 comporte des moyens de séparer les im- pulsions radar originales R des autres impulsions de l'onde et d'em- ployer les impulsions de radar ainsi séparées à la commande du cir- cuit de balayage dudit tube cathodique.
De même, si on le désire, un circuit indicateur de position ( non représenté ), analogue à celui représenté sur la figure 6, peut être connecté au coupleur 74, dans le but d'indiquer, à la ter- minaison Est aussi bien qu'à la terminaison Ouest, la position des trains et objets situés le long de la route.
IV '- les circuits du train -
L'une quelconque, ou plusieurs des voitures en déplacement sur la voie 1 peuvent être équipées au moyen d'un émetteur-récepteur
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analogue à celui représenté sur la figure 9 . Il est à désirer, toutefois, que chaque train comporte au moins un tel système et, dans le cas des trains de marchandises, ou autres trains longs, il est préférable de prévoir un tel système à chaque extrémité du train.
Les circuits émetteurs et récepteurs sur le train peuvent être pourvus d'une antenne 81, qui doit être suspendue à la voiture, aussi près que possible du câble 2, par exemple à environ 30 cm. de celui-ci. Ladite antenne 81 peut être constituée par un type quel- conque d'élément radiateur et elle peut être couplée en commun aux émetteurs et aux récepteurs des différentes fréquences porteuses, au moyen d'un appareil de découplage 82, analogue aux organes de dé- couplage 58 et 74, ci-dessus mentionnés.
@ Comme représenté à propos des stations répétrices, le sys- tème indicateur de position est pourvu d'un récepteur 83, destiné à recevoir des impulsions sur les deux fréquences porteuses fl et f2 et d'un émetteur 84, destiné à transmettre seulement l'impulsion d'écho provenant du train à la fréquence porteuse f2 . Le récepteur 83 est construit de manière à recevoir les deux fréquences porteuses fl et f2, de telle sorte qu'il puisse recevoir les impulsions d'écho des objets situés le long de la voie entre ledit récepteur et la station répétrice la plus voisine en tête du train, aussi bien que les impulsions d'écho provenant des objets situés au delà de ladite station voisine.
Ce récepteur et cet émetteur sont connectés à l'in- dicateur de position et au circuit de commande 85, qui peuvent com- prendre un dispositif de commande de vitesse 86, un indicateur de position à faisceau cathodique 87 et un circuit de signalisation ou d'identification de train 88 .
IV - (a) circuit d'identification de train -
Les impulsions d'écho et de radar reçues peuvent tout d'abord traverser un sélecteur d'impulsions de radar 89, qui sépare les
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impulsions de radar des impulsions d'écho, soit par sélection d'am- plitude, soit par sélection de la première impulsion du train d'im- pulsions correspondant à l'impulsion TW sur l'onde 71 ( et R sur l'onde 55 ) de la figure 5 . Les impulsions de radar ainsi sélec- tées peuvent alors être appliquées, par la ligne 90, à un dispositif de signalisation 88, dans lequel lesdites impulsions peuvent être reformées, ou découpées de manière à scintiller conformément à un code de signal donné correspondant au train en cause.
Les impulsions de radar codées résultantes sont alors appliquées à l'émetteur 84, . en vue de la modulation de la fréquence porteuse f2 et de leur transmission en arrière le long du câble 2, en sens inverse de l'im- pulsion de radar reçue sur l'onde fl .
Si on le désire, les impulsions de radar R peuvent être déclenchées sur le train à partir du générateur d'impulsions de ra- dar 91 et appliquées, à travers l'interrupteur 92, au dispositif de signalisation 88, ou bien elles peuvent être appliquées directement à l'émetteur 84, par une ligne non représentée. Dans un tel système, il n'est pas nécessaire de prévoir un sélecteur d'impulsions de ra- dar 89, car la synchronisation des dispositifs d'indication et de commande 86 et 87 peut se faire par connexion directe au générateur 91 . De la sorte, le fonctionnement de l'interrupteur 92 peut ouvrir l'interrupteur 93, 'grâce à une liaison convenable 94, en vue de dé- connecter le sélecteur 89 .
IV - (b) circuit indicateur de position -
Le dispostif indicateur de position à faisceau cathodique 87 peut être identique à l'indicateur 61 précédemment décrit et re- présenté à la figure 6. Cet indicateur peut être commandé (1) par les impulsions de radar sélectées, à travers la ligne 95, en vue d'actionner le circuit de balayage de l'indicateur et (2) par toutes les impulsions d'écho reçues du récepteur 83, qui peut être connecté, par la ligne 96, soit à la grille d'un tube à faisceau cathodique,
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soit à une paire de plaques déviatrices, comme indiqué à propos du dispositif de commande de tube cathodique 86 décrit ci-après.
IV (c) - dispositifs de commande de vitesse -
La dispositif de commande de vitesse 86 peut être de formes diverses, dont deux seront décrites :l'une est constituée par un dispositif indicateur de vitesse à faisceau cathodique 86, repré- senté à la figure 9 et l'autre, par un dispositif indicateur de com- mande de vitesse du type porte électronique, représenté à la fi- gure 10 .
Le dispositif 86 représenté à la figure 9 comporte un tube à faisceau cathodique 97, avec projecteur d'électrons 98, grille 99, une paire de plaques déviatrices horizontales 100 et une paire de plaques de déviation verticale 101 . Les plaques déviatrices verti- cales 101 sont connectées directement, par la ligne 102, au récep- teur 83, de manière à produire des impulsions, le long de la ligne de balayage, lesdites impulsions correspondant aux impulsions d'écho reçues par le train. Les plaques déviatrices horizontales 101 sont connectées, par la ligne 103, à un circuit de balayage à commande variable 104, déclenché par les impulsions de radar sélectées, ou par les impulsions de radar produites, respectivement à partir des circuits 89 ou 91, par la ligne 105 .
Le circuit de balayage à commande variable 104 règle l'étalement du faisceau et la distance d'étalonnage correspondante sur le tube, suivant la vitesse du train, son poids, son type, sa longueur, et les conditions locales atmos- phériques. Ce réglage peut se faire automatiquement, par exemple par connexion de la commande du circuit 104 à un régulateur de vitesse sur le train ( ledit régulateur n'est pas représenté ) ou bien des contacts séparés 106 peuvent être prévus de manière à correspondre aux différentes conditions atmosphériques, ou aux différents types de trains, ou à l'ensemble de ces variables. La raison de ce réglage sera indiquée plus loin.
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L'extrémité cible du tube 97 est pourvu d'une série de ' plaques formant cibles distinctes 107.108. 109. hors d'alignement avec l'impulsion initiale de radar, comme indiqué sur l'écran 110 du tube 97 . Sur ledit écran 110, l'impulsion de radar R est suivie, à une certaine distance, par une impulsion d'écho 111, qui vient toucher la plaque cible 109 . Ladite cible peut être connectée à un circuit ( non représenté') par la ligne 112, de manière à indi- quer qu'un objet, à une certaine distance se présente et qu'une cer- taine vitesse, par exemple 50 kilomètres à l'heure, doit être choisie comme vitesse maximum, pour la sécurité du train.
A mesure que le train s'approche de la position de l'objet, l'impulsion 111 se dé- place jusqu'à la position 113, où elle vient toucher la plaque 108, laquelle est connectée à un circuit ( non représenté ) par la ligne
114, le fonctionnement dudit circuit indiquant que la vitesse maximum du train doit être, par exemple, de 25 kilomètres à l'heure. De même, quand le train approche encore davantage de l'objet, l'impulsion ap- paraît à la position 115 et vient toucher la plaque 107, connectée à travers la ligne 116, à un circuit ( non représenté ) destiné à indiquer le danger, la nécessité de stopper, ou de réduire la vitesse jusqu'à une valeur maximum de, par exemple, 1,5 kilomètre à l'heure.
Si on le désire, les lignes 112, 114, 116, peuvent être connectées directement à la commande de vitesse du train, de manière à le faire ralentir automatiquement, au lieu d'indiquer de façon visuelle la position de l'objet produisant les impulsions 111. 113. 115. ou en plus de cette indication.
Le réglage de commande de l'étalement du circuit de balayage
104 détermine ainsi la distance effective à laquelle la première im- pulsion réfléchie arrive en contact avec la cible 109 . Par exemple, si le train est un lourd train de marchandises et qu'il gèle, le stoppage du train demandera plus de temps que si ledit train était léger et qu'il fasse un beau temps sec.-En conséquence, pour le
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fonctionnement et la commande les plus sûrs d'un tel train, on devra employer un étalement du faisceau sur l'écran 110 correspon- dant à une distance, par exemple, de plusieurs kilomètres, en sélectant un contact 106, destiné à produire un tel étalement.
En ce qui concerne le dispositifde commande à porte élec- tronique représenté à la figure 10, qui peut être employé au lieu du dispositif à faisceau cathodique 86, la ligne 95, amenant les impulsions de radar sélectées ou produites peut comporter un léger retard ( à peu près égal à la durée desdites impulsions ) et être couplée à une série de multivibrateurs 117. 118. 119 ( correspondant aux cibles 107.108. 109 ) et destinés à produire des impulsions rectangulaires de durées différentes 120.121. 122. représentées sur la figure 11 . L'onde d'impulsion reçue contenant toutes les impulsions d'écho 111. 113. 115. ( voir la première onde de la figure 11 ) est appliquée par la ligne lo2 à l'une des grilles de chacun des tubes-portes électroniques 123.124. 125.
L'alignement de l'impulsion R, légèrement retardée, avec les flancs avant des impulsions 120.121. 122. montre graphiquement comment ces impul- sions sont produites dans les montages multivibrateurscorrespondants 117. 118. 119. L'énergie de sortie de chacun de ces montages mul- tivibrateurs est couplée à une autre grille d'un des tubes-portes électroniques 123. 124. 125. de sorte que, quand l'une des impul- sions réfléchies 111. 113 ou 115. est superposée à l'une des im- pulsions correspondantes 120.121. ou 122. le tube devient conduc- teur et un courant traverse son circuit de plaque en actionnant un circuit ( non représenté ) destiné à indiquer, ou à commander, ou à indiquer et à commander la vitesse maximum de sécurité du train.
Par exemple, la plaque du tube 123 est couplée à un dis- positif de commande destiné à indiquer la vitesse maximum de 50 kilomètres à l'heure, la plaque du tube 124 est connectée à un dispositif de commande destiné à indiquer la vitesse maximum de
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25 kilomètres à l'heure et la plaque du tube 125 est connectée à un dispositif de commande destiné à indiquer le danger, la néces- sité de l'arrêt, ou de l'adoption d'une vitesse de 1,5 kilomètre à l'heure.
La largeur ou durée des impulsions 120.121. 122. - produites dans les multivibrateurs 117. 118. 119. peut être modifiée par va- riation des circuits à constantes de temps desdits multivibrateurs, suivant le type, le poids, la vitesse du train, les conditions at- mosphériques, etc ... de manière analogue à l'étalement du circuit' , de balayage 104, dans le dispositif de commande représenté à la fi- gure 9 .
IV - (d) radar à deux et à trois sens -
Dans le circuit de la figure 9, si un système de radar est également prévu à l'autre terminaison, ou terminaison Est, pour la commodité des trains se déplaçant dans le sens opposé, ou en vue de l'indication de la position d'objets situés en arrière d'un train, un circuit analogue à 85 ( décrit plus haut ) et représenté par le rectangle 126 peut être couplé à un récepteur 127, en vue de la ré- ception d'impulsions sur les fréquences porteuses f3 et f4 et il peut être couplé à un émetteur 128, en vue de l'émission d'impul- sions sur la fréquence porteuse f4. Lesdits émetteur 128 et récep- teur 127 sont de même connectés à l'organe de couplage 82 .
Si le système de radar employé est à trois sens, un récep- teur séparé 129, destiné à la réception de l'onde porteuse f5, peut être couplé au coupleur 82 et, il peut actionner, à partir de là, un indicateur de position du type à faisceau cathodique 130, ana- logue à l'indicateur 61 de la figure 6, ou un indicateur analogue à celui prévu dans le circuit 87, ci-dessus mentionné. Comme indi- qué précédemment, cet indicateur de position 130 peut être'couplé à un indicateur vernier de position, variable, 131, destiné à l'ampli- fication des impulsions reçues des objets situés le long d'une partie
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choisie de la route représentée sur l'écran de l'indicateur du cir- cuit 130 .
Bien que les caractéristiques de l'invention aient été ci-dessus décrites en relation avec des appareils déterminés et des variantes particulières de ceux-ci, il doit être bien entendu que cette description n'a été faite'qu'à titre d'exemple et ne sau- rait limiter le domaine de l'invention.