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Perfectionnements aux systèmes de communication pour chemins de fer.
La présente invention concerne les systèmes de commu- nication, et plus particulièrement les systèmes de communication par fréquence porteuse inductive destinés à des véhicules circu- lant sur une voie déterminée.
L'un des objets d'un système de communication pour véhi- cules circulant sur une voie déterminée consiste à établir une communication entre une station ou poste terminal et les véhicules en circulation. Dans de telles circonstances, la portée nécessaire de transmission peut varier dans une large mesure. Par exemple, dans les systèmes de communication utilisés dans les chemins de fer, la portée nécessaire entre une station ou poste terminal et un train peut être variable étant donné que la section consi- dérée de la ligne de chemin de fer peut comprendre de 150 à 300 km de voie.
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De même, dans les systèmes de communication du type considéré ici, il peut être nécessaire de recourir à plusieurs canaux de fréquence différents, de manière à pouvoir effectuer simultanément plusieurs conversations dans les deux sens ou en duplex et cela par l'intermédiaire d'ion canal de transmission commun...
De plus, la puissance qui peut être émise pour établir la communication par fréquence porteuse inductive peut être li- mites par urne réglementation gouvernementale et la portée de transmission de l'énergie fournie à l'origine peut être alors insuffisante pour atteindre des véhicules éloignés.
Par conséquente un des objets de l'invention consiste à prévoir un moyen pour étendre la portée de transmission d'un système de communication par fréquence porteuse inductive.
Une caractéristique de l'invention réside dans la pré- vision d'un équipement de communication du type décrit ci-après et qui comprend des moyens perfectionnés pour assurer simulta- nément un service en duplex ou dans les deux sens sur plusieurs canaux de fréquence différents. une autre caractéristique de l'invention est la prévi- sion d'un système de communication par fréquence porteuse in- ductive comprenant un dispositif de répétition grâce auquel un poste terminal disposé à une extrémité d'inné section de voie de longueur considérable peut communiquer avec un véhicule en route.
De plus, une caractéristique de l'invention est la pré- vision de dispositifs perfectionnés grâce auxquels l'énergie de communication par fréquence porteuse est amplifiée et répétée à des emplacements déterminés le long d'une voie par transfert de l'énergie de circuits transversaux à des circuits longitudi- naux d'une paire de fils de ligne, et inversement, à tour de rôle* Une autre caractéristique particulière de l'invention est
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la prévision d'un système de communication pour trains par fréquence inductive, comprenant des moyens grâce aux-quels les , postes terminaux, situés à chaque extrémité de la section de chemins de fer,
peuventse mainteniren contact avec des trains roulant sur une partie adjacente donnée de la section, plus un tronçon de recouvrement pendant lequel un train peut communiquer avec l'un ou l'autre poste. ûne autre caractéristique de l'invention est la prévi- sion d'un système de communication pour train, dans lequel les convois d'une section peuvent communiquer les uns avec les autres et se maintenir également en contact avec les postes terminaux.
D'autres caractéristiques objet et avantage de l'inven- tion deviendront évidents au fur et à mesure de la description suivante.
Suivant l'invention, on a prévu des circuits longitu- dinaux et transversaux sur deux fils de ligne s'étendant le long d'une voie sur laquelle circule le véhicule, ainsi que des dispositifs diviseurs et répétiteurs disposés en des points choisis d'avance le long de la voie pour déterminer les limi- tes des circuits longitudinaux et transversaux. Les deux fils de lignes en parallèle, la capacitance et la conductance des conducteurs de ligne entre ceux-ci et la terre et la terre elle-même forment ce qu'on appelle un circuit longitudinal qui sera ainsi désigné au cours de la description ci-après. Lorsque les fils de ligne sont utilisés en série, ils forment un cir- cuit métallique appelé "transversal" et dans la description le terme "circuit transversal" sera utilisé pour désigner le circuit formé par les fils de ligne disposés en série.
Les deux fuls de ligne sont montés parallèlement et à proximité convenable de la voie et le circuit longitudinal formé par les fils de ligne est associé par induction à des
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éléments ou des circuits portés par le véhicule* Une Installation de poste disposé latéralement par rapport à la voie ou à l'ex- trémité de celle-ci est reliée ou coupléeaux fils de ligne en vue démettre et.
de recevoir le courant de communication par leur Intermédiaire. Le champ établi à partir du circuit trans- versal est inférieur de 40 db ou plus par rapport à celui établi par le circuit longitudinal de manière à pouvoir alimenter un circuit transversal avec une beaucoup plus grande puissance sans dépasser les prescriptions concernant la puissance qui limi- tent le champ à 15 micro-volts par mètre à une distance mesurée normalement à la ligne, d'un radian électrique.
L'équilibre lon- gitudinal d'une paire de fils de ligne est généralement de 35 à 40 db ou davantage, de sorte qu'on peut utiliser' . 'un gain allant jusqu'à cette valeur pour le répétiteur sans qu'il en résulte une réaction suffisante pour engendrer de l'instabilité.
Si l'atténuation du circuit de ligne est d'environ 0,6 db par km, on peut espacer les répétiteurs tous les 40 à 50 km et aug- menter le rayon d'action de la transmission.
Chaque dispositif répétiteur prévu ici comprend un am- plificateur et un filtre et les différents équipements répéti- teurs sont reliés aux deux fils de ligne, ainsi qu'il est né- cessaire, pour transmettre alternativement l'énergie de communi- cation du circuit transversal au circuit longitudinal et inver- sement. De cette manière, la portée de transmission peut être étendue de façon à couvrir toute une section de voie.
Par exemple, une section de voie dont la longueur supposée est de 300 km et qui comporte des postes terminaux aux extrémités "Est et Ouest" peut être équipée de répétiteurs tous les 30 km, le service étant assuré à partir de l'extrémité "Est" vers tous les trains jusqu'à 160 km de cette extrémité, et à partir de l'extrémité "Ouest", vers tous les trains jusque 180 km de cette extrémité. Cette disposition donne un chevauchement des
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deux portées de 60 km, l'un ou l'autre des postes terminaux pouvant communiquer.avec un train sur cette distance de chevauche- ment.
L'intérêt de ce chevauchement est le suivant : si une con- versation commençait par exemple à 145 km de l'extrémité est de la section avec un train allant vers l'Ouest, la conversation pourrait durer de nombreuses minutes, de sorte qu'au moment où elle serait terminée, le train pourrait se trouver à 180 km de l'extrémité est; si ce chevauchement n'existait pas,la communi- catioisquerait d'être interrompue entre un train et un poste terminal au moment où le train sortirait du rayon d'action du poste, avant que la communication puisse être établie avec l'au- tre poste.
Un service dans les deux sens est assuré entre les postes placés le long de la voie ou aux extrémités de la sec- ,tion èonsidérées et les véhicules en circulation, et cela simul- tanément sur n'importe quelle quantité de canaux de communica- tion, grâce à l'emploi de différentes fréquences porteuses et de filtres. Dans un mode de réalisation de l'invention, chaque conversation dans les deux sens à lieu grâce à l'emploi d'une fréquence porteuse appartenant à un groupe inférieur de fré- quences porteuses pour l'émission à partir d'un poste terminal, vers les véhicules et au moyen d'une fréquence porteuse appar- tenant à un groupe supérieur de fréquences porteuses pour l'émission, à partir des véhicules, vers les postes terminaux.
Dans un autre mode de réalisation, un groupe de fré- quences porteuses est utilisé pour toutes les émissions de l'est vers l'ouest le long d'une voie, alors qu'un autre groupe de fréquences porteuses est utilisé pour toutes les émissions de l'ouest vers l'est. Dans cette dernière disposition, lorsqu' un opérateur placé à bord du train désire parler en direction de l'ouest il utilise une fréquence porteuse du groupe ouest et s'il désire parler à l'est il utilise une fréquence porteuse
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du groupe est. La réponse à un passage s'effectue en utilisant une fréquence appartenant à l'autre groupe. Le choix du groupe de fréquences à utiliser au poste terminal dépend de la situation du poste terminal à l'est ou à l'ouest de la section.
Chaque équipement répétiteur comporte deux canaux de circuit, un canal comprenant un filtre et un amplificateur établis pour laisser passer la fréquence porteuse utilisée pour la transmission dans un sens, et l'autre casai comprenant un filtre et un amplificateur établie en vue de laisser passer la fréquence porteuse utilisée pour la transmission dans' l'autre sens.
En d'autres termes, chaque canal de circuit d'un équi- pement répétiteur est rendu à sens ionique par le filtre et l'amplificateur qui constituent le canal de circuit.
Deux formes d'appareils comprenant l'invention sont re- présentées schématiquement sur le dessin annexa dont les figu- res 1a et 1b, lorsqu'elles sont placées -bout à bout, la fig. 1a étant à gauche, représentent une vue schématique montrant un mode de réalisation d'ion appareil conforme à l'invention, lors- qu'elle est appliquée à un système de communication pour che- mins de fer dans lequel un premier groupe ou groupe inférieur de fréquences porteuses est utilisé pour l'émission à partir d'un poste terminal en direction des trains, un deuxième groupe ou groupe supérieur de fréquences porteuses étant utilisé pour l'émission à partir des trains et en direction des postes ter- mina=.
La figure 2 est une vue schématique représentant une forme d'appareil conforme à l'invention lorsqu'elle est appli- quée à un système de communication pour chemins de fer et dans lequel on obtient un fonctionnement en duplex en utilisant une première fréquence porteuse ou un premier groupe de fréquences pour toutes les transmissions allant vers l'est et une deuxième fréquence porteuse ou un deuxième groupe de fréquences pour toutes les transmissions dirigées vers l'ouest.
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Dans chacune des différentes vues les chiffres ou lettres. de référence identiques s'appliquent à des éléments semblables. L'application de l'invention n'est naturellement pas limitée à des systèmes de communication pour chemins de fer.
Si l'on se réfère aux figures 1a et 1b, on voit qu'une voie de chemin de fer RT s'étend entre deux limites de section Z et W. Une telle section peut avoir la longueur habituelle et, pour faciliter la compréhension de l'invention,on supposera que la section considérée comporte 210 km de voie. Ce chemin de fer peut être à voie unique ou bien la voie RT peut être une voie parmi plusieurs autres. On peut supposer, en outre, que la voie RT est dirigée vers l'Est parmi plusieurs voies d'une ligne multiple et les différents trains désignés par V1, V2, V3 et V4 se dirigent vers l'est sur la voie RT, et que chacun de ces trains comporte au moins un véhicule muni d'un poste de commu- nication.
Ll et L2 désignent une paire de fils de ligne disposés le long de la voie. Ces fils de ligne sont portés par des po- teaux, suivant la pratique courante, de manière à être sensible- ment parallèles et convenablement rapprochés de la voie RT.
En d'autres termes, les fils de ligne L1 et L2 s'étendent d'une façon continue sur toute l'étendue de la zone couverte par le système de communication et Ils se trouvent à tout instant à portée inductive efficace par rapport à la voie. Ces deux fils de ligne peuvent être utilisés dans un service télégraphique ou similaire existant et leur emploi pour la communication avec les trains ne représente qu'un service supplémentaire qui ne gêne nullement leur utilisation actuelle. Les fils de ligne Ll et L2 peuvent naturellement être installés pour servir seulement à la communication avec les trains.
Il y a lieu d'observer que les mimes poteaux peuvent porter des fils supplémentaires, tels que
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les fils L3 et L4, dont les tronçons sont représentes à proxi- mité des extrémités E et W.
,Ainsi qu'on le soulignera ci-après au fur et à mesure de la description, les fils de ligne Ll et L2 sont divisés en sections et constituent des circuits transversaux et longitu- dinaux servant à diriger le courant de communication des trains le long de la voie, mais ces fils sont considérés comme un circuit en série en ce qui concerne leur présente application.
Le poste terminal Est E et le poste Ouest W, ainsi que cha- que train circulant sur la section sont munis d'une Installation de communication à deux sens comprenant un appareil émetteur et un appa reil récepteur qui sont représentes ici d'une manière schémati- que, dans un but de clarté, étant donné que la construction par- ticulière de ces appareils n'entre pas dans le cadre de la. pré- sente invention.
Ainsi qu'iL a été dit auparavant, dans le mode de réa- lisation de l'invention représenté sur les fig. la et 1b, un premier groupe de fréquences porteuses ou groupe inférieur est prévu pour la transmission des postes terminaux aux trains et un deuxième groupe de fréquences porteuses ou groupe supérieur est prévu pour la transmission des trains aux postes terminaux, de façon à permettre plusieurs conversations simultanées. On suppose que le groupe inférieur comprend des ondes porteuses Cl et C2 de fréquences f1 et f2, respectivement, et que, le groupe supérieur comprend respectivement, des ondes porteuses CS et C4 ayant des fréquences f3 et f4.
Ainsi, dans le cas con- sidéré ici à titre d'exemple, on peut effectuer simultanément deux conversations duplex ou dans les deux sens, une conversa- tion utilisant,par exemple;, les fréquences porteuses Cl etC3 et l'autre les fréquences porteuses C2 et C4. Il est entendu que chaque groupe de fréquences porteuses.peut comprendre des fréquences supplémentaires si des conversations supplémentaires sont nécessaires.
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Lorsqu'on utilise les groupes de fréquences porteuses indiqués ici à titre explicatif:, le poste terminal 8 est muni d'un appareil émetteur comprenant deux émetteurs TC1 et TC2 pour émettre, respectivement, sur les fréquences porteuses Cl et C2; le poste E comporte, en outre, un appareil récepteur comprenant deux récepteurs RC3 et RC4 pour recevoir, respectivement, les fréquences porteuses C3 et C4. Ces émetteurs et récepteurs, de même que d'autres émetteurs et récepteurs mentionnés ci-après peuvent être semblables, par exemple, à ceux décrits dans le brevet américain n .2.064.639 du 15 Décembre 1936 ou à tous autres émetteurs et récepteurs.
Les émetteurs TC1 et TC2 en parallèle sont branchés entre les fils de ligne Ll et L2 par l'intermédiaire d'un filtre directionnel passe bande LDF et de condensateurs d'arrêt
11 et 12 (fig.lb). Le filtre LDF du poste 9/de même que tous les autres filtres désignés par LDF-et mentionnés ci-après 3 établis pour laisser passer une bande de fréquence comprenant le groupe de fréquences porteuses inférieures Cl et C2 et à supprimer les fréquences extérieures à ce groupe. Les conden- seurs 11 et 12 laissent passer toutes les fréquences porteuses utilisées ici, mais ils arrêtent le courant continu et les cou- rants à très basse fréquence utilisés dans le télégraphe et autres circuits parcourant les fils Ll et L2.
D'une manière ana- logue, les récepteurs RC3 et RC4 du poste E, qui sont disposés en parallèle, sont branchés entre les fils de ligne Ll et L2 par l'intermédiaire d'un filtre directionnel passe bande EDF et de condensateurs 11 et 12. Le filtre HDF du poste, E, de même que tous les autres filtres analogues mentionnés ci-après, sont établis de façon à laisser passer la bande de fréquence compre- nant le groupe supérieur de fréquences porteuses C3 et C4 et à supprimer les fréquences extérieures à ce groupe.
En d'autres Atermes, le filtre LDF ne sert qu'à faire passer le groupe infé-
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rieur de fréquences porteuses émises par la station terminale E tandis que le filtre HDF sert seulement à. faire passer le groupe supérieur de fréquences porteuses reçues à l'extrémité E et, dans cette mesure, ces filtres sont directionnels.
Le poste terminal W est muni d'une installation simi- laire, l'appareil émetteur comprenant deux émetteurs TC1 et TC2 reliée en parallèle à travers les fils de ligne Ll et L2 par l'intermédiaire d'ion filtre directionnel passe-bande LDF et de condensateurs d'arrêt 13 et 14, tandis que l'appareil récepteur se compose de deux récepteurs RC3 et RC4 reliés en parallèle à travers les fils de ligne par l'intermédiaire d'un filtre passe- bande directionnel EDF et de condensateurs d'arrêt 13 et 14.
On voit, par conséquente que chacun des postes terminaux E et W est équipé pour émettre sur l'urne ou l'autre des fréquences porteu- ses Cl et C2 du groupe inférieur et pour recevoir sur l'une ou l'autre des fréquences porteuses du groupe supérieur C3 et C4, et chaque installation terminale est reliée aux fils de ligne dans un circuit transversal.
L'installation de communication de chaque train est semblable à celle prévue aux postes terminaux:) sauf en ce qui concerne l'accord. Si on considère par exemple le train V1, on voit que son équipement comprend un appareil émetteur désigné schématiquement par TA et un appareil récepteur désigné par RA.
L'appareil émetteur TA se compose de deux émetteurs capables d'émettre, respectivement, sur les fréquences porteuses C3 et C4, et l'appareil récepteur RA comprend deux récepteurs capa- bles de recevoir, respectivement, les fréquences porteuses C1 et C2. si l'on se réfère encore au train V1, on voit que ces appareils, récepteur et émetteur, sont reliés à des éléments de circuit qui sont reliés électriquement à leur tour au canal de transmission de la voie. L'appareil récepteur RA est relié à
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une bobine aérienne 10 à noyau et l'appareil émetteur TA est relié à un circuit émetteur comprenant deux paires de roues espacées 15 et 16 du train. La bobine 10 est montée en vue de sa coopération par induction avec les rails de la voie et avec les conducteurs parallèles aux rails.
Le courant fourni par l'appareil émetteur TA parcourt les rails entre les deux paires de roues 15 et 16 et la chute de potentiel qui se produit ainsi sur cette longueur de rail détermine un flux de courant dans les rails de part et d'autre du train; l'impédance et l'énergie diffusées des rails au sol sont transmises aux fils de ligne Ll et L2 à une valeur multiple en raison de l'inductance répartie entre les fils de ligne et les rails. Ce transfert d'énergie entre l'appareil porté par le train et le canal de transmis- sion de voie, et inversement, comprenant le circuit longitudinal des fils de ligne a été expliqué dans le brevet américain nO.2.064.642 du 15 Décembre 1936.
De cette manière, l'appareil récepteur RA, ainsi que l'appareil émetteur TA du train V1 sont associés par ?,'inductance avec le circuit longitudinal des fils de ligne Ll et L2. Chacun,des autres trains est muni d'un appa- reil de communication identique à celui du train V1.
Un dispositif répétiteur est prévu à plusieurs emplace- ments déterminés d'avance, le long de la section, pour étendre le rayon d'action de la transmission de façon à permettre la communication entre les postes terminaux et un train situé à n'importe quel point de la voie.
En supposant que les postes terminaux E et W sont séparés de 210 kms et qu'on désire assurer le service/ part entre le poste terminal est 8 et tous les trains situés jusqu'à 140 kms de cette extrémité, et d'autre part entre le poste terminal W et tous les trains situés à moins de 140 kms de cette station, on dispose respectivement des répétiteurs AE et DE à 35 et 70 kms de l'extrémité E, des répétiteurs AW et BW
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respectivement à 35 et 70 kms de la station W et enfin un répé- titeur Al à mi-chemin entre les répétiteurs BW et BE.
Grâce à cette disposition, on obtient un chevauchement de 70 kms dans lequel 1-'un ou l'autre poste d'extrémité peut parier à un train, l'objet de ce chevauchement ayant été expliqué plus haut. Bien que la distribution des répétiteurs soit indiquée d'une manière particulière sur le dessin, il est évident que l'Invention n'est pas limitée à l'écartement indiqué et que d'autres espacements peuvent être employés en ce qui concerne ces répétiteurs.
Chaque équipement répétiteur comprend deux canaux sé- parés, un pour répéter l'énergie transmise aux trains par le poste terminal, et l'autre pour répéter l'énergie transmise des trains aux postes terminaux. Si l'on se réfère aux répétiteurs
AE, par exemple, on observe que cette installation comprend un premier canal de circuit LC et un deuxième canal de circuit HC.
Le canal LC comprend des filtres inférieurs passe-bande direc- tionnelsl7 et 18, ainsi qu'ion amplificateur 18. Les filtres 17 et 19 sont des filtres LDF établis pour laisser passer les fré- quences porteuses du groupe inférieur* L'amplificateur 18 peut être diurne construction normale, l'entrée en étant reliée à la sortie du filtre 17 et la sortie à l'entrée du filtre 19.
Ainsi, ce canal de circuit LC est établi de manière à ne laisser passer que le groupe inférieur de fréquences porteuses allant du poste E aux trains situés à l'ouest du répétiteur AE. De même, le deuxième canal de circuit HC comprend un filtre supérieur passe-bande directionnel 20, un amplificateur 21 et un autre filtre supérieur passe-bande 22 également directionnel. L'am- plificateur est Interposé dans le deuxième canal EC de manière à transmettre de l'énergie à partir de trains situés entre le poste terminal E et le répétiteur BE en direction dece poste terminal E. Chacun des autres dispositifs répétiteurs comprend deux canaux de circuit semblables aux deux canaux qui viennent d'être décrits au sujet de l'équipement du répétiteur AE.
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Les connexions entre chaque équipement répétiteur et les fils de ligne L1 et L2 sont établies de manière à assurer le transfert d'énergie du circuit transversal au circuit longi- tudinal et inversement, ces connexions étant plus clairement expliquées au fur et à mesure de la description du fonctionnement de l'appareil.
Pour la description du fonctionnement de l'appareil re- présenté sur les figures 1a et 1b, on supposera tout d'abord que l'opérateur, placé au poste terminal est E, désire parler à un train quelconque situé à moins de 140 kms de cette station.
On supposera en outre que cette conversation entre la station 9 et le train a lieu en utilisant la fréquence porteuse Cl. Lorsque l'opérateur de la station 8 cuisit l'émetteur TC1, il détermine l'application d'énergie au fil de ligne dans le circuit transver- sal et l'énergie parcourt le circuit transversal vers le pre- mier répétiteur AS. Cette, énergie, atténuée par la baisse de tension de la ligne sur 35 kms du circuit de ligne, est préle- vée du circuit transversal par des fils 8 et 9 et dirigée vers le premier canal de circuit LC du dispositif répétiteur.
Après avoir été amplifiée, l'énergie est appliquée aux fils de ligne Ll et L2 dans un circuit longitudinal, la connexion étant complé- tée entre la prise de terre 25 et la borne de jonction des con- densateurs 23 et 24 reliés en série entre les deux fils de ligne.
L'énergie porteuse sortante,ainsi appliquée au circuit longitu- dinal au point répétiteur AB, s'écoule vers l'est et vers l'ouest et peut être utilisée pour influencer par induction l'appareil récepteur du train V3 roulant quelque part entre les répétiteurs AB et BE, ainsi que l'appareil récepteur du train V4 roulant quelque part entre l'extrémité E et le répétiteur AE.
L'énergie atténuée est prélevée du circuit longitudinal au point répétiteur BE et on la fait passer à travers un canal de circuit comprenant un filtre directionnel 26 pour ondes por-
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teuses inférieures, un amplificateur 27 et 'on filtre direc- tionnel 28 pour ondes porteuses inférieuresaprès amplification, l'énergie de sortie est appliquée à un circuit transversal des fils de ligne, par l'intermédiaire des fils 29 et 30.
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Au point répétiteur BE un. filtre passe-baJS':" 31 est in- tercalé dans lesfils de ligne, ce filtre étant établi et calculé pour laisser passer du courant continu ainsi que des courants à très basse fréquence tels qu'on en utilise pour le télégraphe, les téléphones à fréquence vocale, et autres circuits passant par les fils de ligne, mais cependant de façon à arrêter l'énergie à fréquence porteuse utilisée ici pour la communication.
Le but
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du filtre passe-bas 31 est d'empêcker que lq'oipemen.t répétiteur BE ne reçoive de l'énergie de communication à partir de postes disposés le long de la voie à l'ouest et de postesde véhicule à l'est*
L'énergie doublement amplifiée est transmise du répéti-
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teur BS au répétiteur At par 1-'Intermclialre du circuit trans- versal où elle est prélevée par les fils 32 et 33 et dirigée à travers un filtre passe-bas directionnel 34 vers l'entrée de
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l'empllficateur 35. Après amplîfîeatlone l'énergie passe à tra- vers un autre filtre passe-bas directionnel 36 et elle est ap- pliquée ensuite à un circuit longitudinal par l'intermédiaire du branchement entre la terre et la borne de connexion des condensateurs 37 et 38 reliés en série entre les fils de ligne.
Etant donné que l'énergie du circuit longitudinal établit 'on puissant champ inductif, le train V2 roulant quelques part entre les répétiteurs A1 et BW reçoit de l'énergie destinée à actionner le récepteur correspondant. De même, tout train situé entre les répétiteurs AL et BE peut capter cette énergie.
On volt par conséquent que l'énergie émise par l'émet- tenr DC1 au poste terminal E est disponible sur un circuit lon- gitudinal en vue de sa. réception par des trains situés à n'im-
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porte quel point situé à moins de 140 kms de l'extrémité E.
L'opérateur pourrait aussi bien choisir l'émetteur TC2; la transmission de l'énergie s'effectuerait d'une manière équiva- lente. De plus, les deux émetteurs TC1 et TC2 peuvent être uti- lisés simultanément pour émettre deux conversations, si on le désire.
D'une manière sensiblement analogue, un opérateur placé ,au poste terminal W peut communiquer avec des trains. En suppo- sant que l'opérateur placé au poste terminal W utilisa son émetteur TC1 et qu'on applique l'énergie à un circuit transver- sal afin de la faire parvenir au répétiteur AW, l'énergie y est prélevée du circuit transversal et dirigée vers un filtre passe- bas directionnel 39,un amplificateur 40 et un second filtre passe,-bas directionnel 41, pour aboutir aux fils de ligne Ll et L2 dans un circuit longitudinal;de l'énergie devient utilisable pour influencer par induction l'appareil récepteur d'un train tel que le train Vl situé quelque part entre le point AW et l'extrémité W.
De mime, tout train circulant entre le répétiteur AW et le répétiteur suivant BW capte cette énergie. Au point répé- titeur BW, l'énergie passe du circuit longitudinal à un circuit transversal des fils de ligne, en passant par un premier canal de circuit comprenant le filtre passe-bas directionnel 42, l'amplificateur 43 et le filtre passe-bas directionnel 44.
,Au point répétiteur AD l'énergie est prélevée du cir- cuit transversal au moyen des fils 32 et 33, pour être intro- duite dans le premier canal de circuit comprenant le filtre passe-bas directionnel 34, l'amplificateur 35 et le filtre passe-bas directionnel 36, pour être appliquée ensuite au cir- cuit longitudinal des fils de ligne. L'énergie ainsi appliquée au circuit longitudinal devient disponible pour influencer l'appareil récepteur du train V2 entre les répétiteurs BW et AL
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et tout autre train circulant entre les points AL et BE.
Au point répétiteur BW, un filtre passe-bas 45 est in- tercalé entre les fils de lignes; ce filtre est analogue au filtre passe-bas 31 du point BE, le filtre 45 ayant le même rôle que le filtre 31.
Il y a lieu d'indiquer que l'installation placée au point répétiteur BW arrête toute transmission ultérieure, vers l'ouest, de l'énergie émise par le poste E et que l'équipement prévu au point répétiteur BE arrête toute transmission, vers l'est, de l'énergie émise par la station W.
Il s'ensuit que l'opérateur placé à l'un ou l'autre des postes terminaux W ou E peut émettre du courant de communica- tion vers n'importe quel train circulant à moins de 140 kms du poste, et Réimporte quel train, tel que le train V2, circulant sur les 70 kms séparant les répétiteurs BW et BE, peut recevoir du courant de communication de l'un ou l'autre des postes W ou E.
Pour la description ci-après concernant la transmission des trains aux postes terminaux, le cas du train V3 omettent vers le poste E sera considéré en premier lieu. L'opérateur placé sur le train V3 peut régler son appareil émetteur TA en vue de fournir un courant de communication utilisant la fréquence por- teuse C3 ou C4, suivant le cas, Si l'on suppose que l'opérateur utilise la fréquence porteuse C3, ce courant circule dans le circuit émetteur du train V3 et crée une force électro-matrice dans le circuit longitudinal des fils de lignes due à la liai- son par inductance existant entre le circuit émetteur du train V3 et les fils de lignes.
L'énergie s'écoulant ainsi dans le circuit longitudinal parvient au répétiteur AE auquel elle est appliquée par le second canal HC et l'énergie amplifiée est appliquée au circuit transversal des fils de ligne., L'énergie ainsi appliquée au circuit transversal est introduite par le filtre directionnel 46 EDF prévu au poste E, et appliquée ensuite au récepteur RC3.
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De même, on peut transmettre de l'énergie à partir du train V4 vers le poste E, l'opérateur placé sur le train V4 réglant son appareil émetteur de façon à appliquer au circuit émetteur du courant à fréquence porteuse C3; ce courant est transféré au circuit longitudinal des fils de lignes en raison
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de la liaison inductive qui existe circuit émetteur du train et les fils de ligne. Le cour-"e ant du circuit longi- tudlnal est dirigé, au point répétiteur vers le second canal HC, pour atteindre le circuit transversal, et ce courant passe ensuite à travers le filtre 46 pour aboutir au récepteur corres- pondant RC3 du poste E,
L'émission à partir du train V2 en direction des deux postes terminaux a lieu en multiplex.
Lorsque l'appareil émet- teur placé sur le train V2 est réglé pour fournir un courant porteur C3, l'énergie est transférée par induction au circuit longitudinal des fils de lignes. Au point répétiteur AL, l'éner- gie, en provenance dû circuit longitudinal, passe à travers le second canal comprenant le filtre 47, l'amplificateur 48 et le filtre 49 pour aboutir au circuit transversal. Une partie de l'énergie du circuit transversal passe par le répétiteur BE où elle est prélevée par des fils 29 et 30 et introduite à travers le deuxième canal comprenant le filtre 50, l'amplificateur 51 et le filtre 52, pour parvenir enfin au circuit longitudinal à l'est du répétiteur BE.
Au point répétiteur AE, cette énergie est transférée du circuit longitudinal au circuit transversal par l'intermédiaire du second canal HC et l'énergie en provenance du circuit transversal est appliquée à l'appareil récepteur du poste E.
La partie du courant qui s'écoule vers l'ouest dans le circuit transversal et qui part du point répétiteur AL, est prélevée du circuit transversal au point répétiteur BW pour être transférée, par l'intermédiaire du second canal comprenant le filtre 53, l'amplificateur 54 et le filtre 55, au circuit
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longitudinal situé à l'ouest du point BW. Au point répétiteur AW, l'énergie est prélevée du circuit longitudinal et introduite dans le circuit transversal en passant à travers le second canal qui comprend le filtre 56, l'amplificateur 57 et le filtre 58. Au poste W, l'énergie provenant du circuit transversal est appli- quée, au moyen d'un.filtre directionnel 59 pour fréquence por- teuse supérieure, au récepteur correspondant RC3 du poste W.
Il @ résulte de la description précédente que l'appareil des figures 1a et 1b présente l'avantage de fournir plusieurs conversations simultanées différentes dans les deux sens entre les postes terminaux et les trains en cours de trajet, chaque poste terminal étant à même de converser avec tous les trains circulant sur une partie pré-déterminée adjacente de la section de voie considérée. Un autre avantage de cet appareil consiste à permettre la conversation entre les trains et l'un ou l'autre poste sur une partie de parcours pré-déterminée et soumise au chevauchement précité.
Au poste E, on a intercalé un filtre passe-bas 60 et une bobine de réaction 61, entre les fils de ligne L1 et L2 pour isoler la communication, c'est-à-dire pour empêcher sa trans- mission ultérieure vers l'est de ce poste. Le filtre 60 est établi de manière à laisser passer le courant continu, ainsi que les courants à basse fréquence utilisés dans le télégraphe ac- tuel, le téléphone à fréquence vocale et les exploitations simi- laires, mais de façon également à arrêter les courants porteurs utilisés pour la communication. La bobine de réaction 61, sert à augmenter l'impédance des fils de lignes par rapport au courant passant dans le circuit longitudinal mais elle n'introduit qu'une faible résistance dans un circuit transversal.
Dans le cas de fils de lignes parallèles, tels que les fils L3 et L4, il serait préférable d'utiliser une bobine longitudinale de réac- tion 62 pour éviter l'émission vers l'est du poste E, en raison
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de la capacitance et de l'inductance réparties entre les fils de lignes Ll et L2 et les autres fils fixés aux mêmes poteaux.
De même,' 'un filtre passe-bas 63 et des bobines de réaction 64 et 65 sont prévus au poste terminal W. Les fils de lignes Ll et L2 étant ainsi isolés à chaque poste terminal E et
W, on peut établir un service de communication passant par les fils de lignes Ll et L2, à l'est du poste 9 et à l'Ouest du poste W, en prévoyant une installation analogue à celle repré- sentée sur les figures 1a et 1b pour les zones ultérieures.
La figure 2 montre un mode de réalisation de l'inven- tion dans lequel on emploie une fréquence porteuse ou un groupe de fréquences porteuses pour toutes les émissions vers l'ouest et une autre fréquence porteuse ou un autre groupe de fréquences pour toutes les émissions dirigées vers l'est.
Sur la figure 2, deux fils de lignes Ll et L2 s'éten- dent le long d'une voie RT de chemin de fer allant vers l'est et comportant un poste terminal est E ainsi qu'un poste terminal ouest W, les mêmes que ceux des figures 1a et 1b. On suppose- ra que la distance entre les -stations 9 et W de la figure 2 sont telles qu'elles nécessitent la présence de répétiteurs C et D et d'un point de transfert CD. Dans cette disposition, en vue d'empêcher que deux installations de répétition reproduisent si- multanément la même énergie de communication, il est Nécessaire d'interposer entre les fils de ligne des filtres passe-bas 66 et 67 aux points répétiteurs C et D, respectivement, ainsi que des filtres passes-bas 60 et 63 aux postes terminaux.
De même, des bobines de réaction semblables aux bobines 61, 62, 63 et
64 des figures 1a et 1b, sont prévues, de préférence, aux postes terminaux et aux points répétiteurs C et D de la figure 2.
Au poste terminal E, l'appareil émetteur comprend un appareil émetteur proprement dit TW, tandis que l'appareil récep-- teur comprend un récepteur proprement dit RE, l'émetteur TW et
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le récepteur RE disposée en parallèle étant telles aux fils de ligne L1 et L2 d'un circuit longitudinale L'émetteur TW est propre à fournir du courant de communication ayant une fréquence porteuse "ouest" fw et le récepteur RE est sensible au courant de communication d'une fréquence porteuse "est" fe. Les filtres WF et EF du poste E sont des filtres passe-bas directionnels établis pour laisser passer respectivement des fréquences por- teuses fw et fe.
En d'attirés termes, le filtre EF est un filtre directionnel pour l'émission en direction est et le filtre WF est un filtre directionnel pour le courant émis vers l'ouest.
De même, le poste terminal W est muni d'un émetteur TE capable de fournir du courant à la fréquence porteuse "est" fe et d'un récepteur RW sensible à la fréquence porteuse "ouest" fw, tandis que l'émetteur TE et le récepteur RW disposés en paral- lèle sont reliés au circuit longitudinal des fils de ligne, un filtre passe-bas directionnel EF étant interposé dans le bran- chement de l'émetteur TE, un filtre directionnel WF étant égale- ment Interposé dans la connexion du récepteur RW.
Suivant la figure 2, chaque train est muni d'un appa- reil émetteur TA1 et d'un appareil récepteur RA1, les deux étant reliés aux éléments du circuit associés par inductance au circuit longitudinal des fils de ligne, comme pour les figures 1a et 1b. L'appareil émetteur TA1 comprend, de préférence, deux émetteurs: un émetteur capable de fournir un courant porteur de la fréquence fe pour l'émission vers l'est, l'autre pouvant fournir une fréquence porteuse fw pour l'émission vers l'ouest.
De même, l'appareil récepteur comprend au moins deux récepteurs distincts, l'un étant sensible à la fréquence porteuse fe et l'autre à la fréquence porteuse ouest fw.
Au cas où l'on désire effectuer plusieurs conversations en "duplex", il y a lieu de prévoir un groupe de fréquences porteuses pour l'émission vers lest, ainsi qu'un groupe corres-
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pondant mais différent de fréquences porteuses pour l'émission vers l'ouest, et les installations des postes terminaux, ainsi celles prévues sur les trains comprennent, dans ce cas, des émetteurs et des récepteurs supplémentaires, étant donné qu'il est nécessaire d'avoir un émetteur et un récepteur individuels pour chaque fréquence porteuse utilisée.
On pense que l'appareil prévu aux points répétiteurs C et D, ainsi que celui placé au point de transfert CD seront mieux compris à l'aide de la description des appareils eux-mêmes et de la description du fonctionnement de l'appareil de la fig.2.
On va supposer tout d'abord qu'on désire établir la communication entre le poste terminal E et le train 68 circulant quelque part entre l'extrémité W et le point répétiteur D. L'opérateur placé à l'extrémité E excite l'émetteur TW en vue de fournir un courant de communication, ayant la fréquence porteuse fw, au circuit lon- gitudinal du poste E. Cette énergie est transmise par le circuit longitudinal au point répétiteur C où elle passe à travers un circuit comprenant un filtre directionnel 69 pour l'ouest, un amplificateur 70, ainsi qu'un second filtre directionnel 71 pour l'ouest. L'énergie ainsi amplifiée est appliquée au circuit trans- versal s'étendant à l'ouest du point répétiteur C.
Ce courant est ensuite transmis par l'intermédiaire du circuit transversal au point répétiteur D, où il passe à travers un canal de circuit comprenant un filtre directionnel 72 pour l'ouest, un amplifica- tour 73 et un filtre 74 également directionnel pour l'ouest, pour atteindre un circuit longitudinal des fils de lignes. Le champ créé par ce circuit longitudinal à l'ouest du point répétiteur D engendre un flux qui est capté par l'appareil du train 68. En outre, cette énergie parcourant le circuit longitudinal atteint le poste terminal W en vue d'influencer efficacement l'appareil récepteur RW µlacé à ce poste.
Dans ces conditions le courant fourni au circuit longitudinal au poste 0 engendre un champ mouvant être utilisé pour influencer efficacement l'appareil récep-
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tour place sur un train 75 circulant entre le répétiteur C et le poste terminal E.
Au point de transfert CD, un premier enroulement 76 d'un transformateur T1 est branché entre les fils de ligne par des condensateurs d'arrêt 77 et 78 et un deuxième enroulement 79 du transformateur Tl est relié au circuit longitudinal des fils de ligne par l'intermédiaire d'une connexion comprenant la terre et des condensateurs 80 et 81 reliés en série entre les fils de ligne. De cette façon, une partie de l'énergie transmise à tra- vers le circuit transversal s'étendant entre les répétiteurs C et D est appliquée par l'intermédiaire de l'enroulement 76 du transformateur Tl et cette énergie est transférée au circuit longitudinal; enfin l'énergie de ce circuit longitudinal engen- dre un champ capable d'influencer efficacement l'appareil cor- respondant d'un train 88 circulant quelque part entre les points C et D.
Ainsi, l'énergie fournie par le poste terminal E peut être utilisée sur un circuit longitudinal à n'importe quel point de la section de voie.
On supposera ensuite que le train 68 réponde à la communication émanant du poste E. A cette fin, l'opérateur placé sur le train 68 peut utiliser l'émetteur fournissant le courant porteur ayant la fréquence "est" fe. Ce courant, fourni au cir- cuit émetteur du train 68, est transféré ensuite par inductance, au circuit longitudinal adjacent au train, entre le poste W et le point D. Cette énergie passe à travers le canal de circuit comprenant le filtre directionnel 82 pour l'est, l'amplifica- teur 83 et le filtre directionnel 84 pour l'est, et le débit amplifié est appliqué au circuit transversal à l'est du point répétiteur D.
Lorsqu'elle parvient au répétiteur C, l'énergie provenant du circuit transversal passe à travers le circuit qui comprend le filtre directionnel 85 pour l'est, l'amplifica-
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teur 86 et le filtre directionnel 87 pour l'est, pour aboutir au circuit longitudinal s'étendant à l'est du répétiteur C. L'éner- gie'en provenance de ce circuit longitudinal est captée par le poste E à travers le filtre "est" EF et le récepteur correspon- dant RE.
Au cas où le train 88 désirerait émettre en direction du poste E, l'opérateur placé sur le train 88 excite l'émetteur établi pour fournir la fréquence porteuse fe, et cette énergie peut être transférée par inductance au circuit longitudinal. Au point CD, l'énergie provenant du circuit longitudinal passe à travers le transformateur Tl pour atteindre le circuit transver- sal, et l'énergie provenant de ce circuit transversal passe au point répétiteur C à travers le circuit comprenant les filtres
85 et 87 et l'amplificateur 86, pour atteindre le circuit lon- gitudinal à l'est du répétiteur C; enfin le courant provenant de ce circuit longitudinal est efficacement capté par le poste E.
La transmission du train 75 au poste E s'établit à travers le circuit longitudinal entre le répétiteur C et le poste E, de la façon habituelle.
Lorsque l'opérateur placé au poste terminal. W désire communiquer avec l'un quelconque des trains.68, 75 ou 88, il utilise son émetteur TE pour fournir de l'énergie à fréquence porteuse "est" au circuit longitudinal et ce courant engendre un champ en vue d'influencer par induction un récepteur corres- pondant placé sur le train 68. Parvenue au point D, une par- tie de l'énergie du circuit longitudinal passe à travers le circuit comprenant les filtres "est" 82 et 84 et l'amplificateur
83.
Au point répétiteur C, l'énergie provenant du circuit transversal passe à travers le circuit comprenant les filtres
85 et 87 et l'amplificateur 86, pour atteindre ensuite le cir- cuit longitudinal à l'est du point C, et l'énergie de ce cir- cuit longitudinal est disponible pour influencer le récepteur
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correspondant placé sur le train 75 et pour influencer égale- ment le récepteur de la station E. 'Une partie de l'énergie du circuit transversal circulant antre les points D et C est transférée du circuit transversal au circuit longitudinal au moyen de l'installation placée au point CD, et le champ établi par le circuit longitudinal est propre à influencer le récepteur correspondant du train 88.
L'émission de l'un quelconque des trains 68, 75 et 88, au poste terminal ouest W, s'effectue en utilisant la fréquence porteuse ouest fw,l'énergie étant transférée aux points répéti- teurs d'une manière qui sera facilement comprise à l'examen de la fig.2, conjointement à la description du transfert d'énergie entre les trains et le poste terminal "est" E.
On peut observer que, sur la figure 2, l'opérateur placé sur le train 68 peut communiquer avec l'un ou l'autre des trains
88 et 75 en émettant sur la fréquence porteuse "est", et d'au- tre part, l'ion ou l'autre des trains 75 et 88 peuvent répondre au train 68 en émettant sur la fréquence porteuse ouest. En d'autres termes, chaque train peut communiquer avec n'importe quel autre train circulant sur la section en utilisant d'une manière adéquate les fréquences porteuses "est" ou "ouest".
On peut également observer qu'au point CD le transfert d'énergie du circuit transversal au circuit longitudinal et inversement s'effectue sans amplification.
L'appareil de la fig.2 présente l'avantage de permettre la communication entre chaque station terminale et tous les trains de la section et chaque train peut converser avec les autres trains en circulation et avec les deux postes terminaux*
Bien que la description ci-dessus se réfère seulement à deux modes de réalisation de systèmes de communication confor- mes à l'inventionil est entendu que de nombreuses modifications - et changements peuvent leur être apportés sans s'éloigner de l'esprit et du but de l'invention.
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Improvements to communication systems for railways.
The present invention relates to communication systems, and more particularly to inductive carrier frequency communication systems intended for vehicles traveling on a determined track.
One of the objects of a communication system for vehicles traveling on a determined lane is to establish communication between a station or terminal station and the vehicles in circulation. In such circumstances, the necessary transmission range may vary to a large extent. For example, in communication systems used in railways, the required range between a station or terminal station and a train may be variable since the considered section of the rail line may be from 150 to 300 km of track.
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Likewise, in communication systems of the type considered here, it may be necessary to have recourse to several channels of different frequency, so as to be able to carry out simultaneously several conversations in both directions or in duplex, and this by means of ion common transmission channel ...
In addition, the power that can be emitted to establish inductive carrier frequency communication may be limited by government regulation, and the transmission range of the originally supplied power may then be insufficient to reach distant vehicles.
Consequently, one of the objects of the invention consists in providing a means for extending the transmission range of a communication system by inductive carrier frequency.
A characteristic of the invention resides in the provision of communication equipment of the type described below and which comprises improved means for simultaneously providing a service in duplex or in both directions on several channels of different frequency. . another feature of the invention is the provision of an inductive carrier frequency communication system comprising a repeater device whereby a terminal station disposed at one end of an innate section of track of considerable length can communicate with a vehicle on the way.
In addition, a feature of the invention is the provision of improved devices whereby carrier frequency communication energy is amplified and repeated at determined locations along a path by transferring energy from cross circuits. to longitudi- nal circuits of a pair of line wires, and vice versa, in turn * Another particular characteristic of the invention is
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the provision of a communication system for trains by inductive frequency, including means by which the terminal stations, located at each end of the railway section,
can maintain contact with trains running on a given adjacent part of the section, plus an overlap stretch during which a train can communicate with either station. Another feature of the invention is the provision of a train communication system, in which the trains of a section can communicate with each other and also maintain contact with the terminal stations.
Other object and advantage features of the invention will become apparent as the following description proceeds.
According to the invention, longitudinal and transverse circuits are provided on two line wires extending along a track on which the vehicle travels, as well as dividing and repeating devices arranged at points chosen in advance. along the track to determine the limits of the longitudinal and transverse circuits. The two line wires in parallel, the capacitance and the conductance of the line conductors between them and the earth and the earth itself form what is called a longitudinal circuit which will be thus designated during the description below. after. When the line wires are used in series, they form a metallic circuit called "transverse" and in the description the term "transverse circuit" will be used to denote the circuit formed by the line wires arranged in series.
The two line fuses are mounted in parallel and in suitable proximity to the track and the longitudinal circuit formed by the line wires is associated by induction with
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elements or circuits carried by the vehicle * A station installation arranged laterally with respect to the track or at the end of the latter is connected or coupled to the line wires for the purpose of emitting and.
to receive the current of communication through their Intermediate. The field established from the transverse circuit is 40 db or more lower than that established by the longitudinal circuit so that a transverse circuit can be supplied with much greater power without exceeding the requirements concerning the limiting power. tent the field at 15 micro-volts per meter at a distance measured normally at the line, of an electric radian.
The longitudinal balance of a pair of line wires is generally 35 to 40 db or more, so that one can use. 'a gain of up to this value for the repeater without resulting in a sufficient reaction to generate instability.
If the attenuation of the line circuit is about 0.6 db per km, the repeaters can be space out every 40 to 50 km and the transmission range of the transmission can be increased.
Each repeater device provided here comprises an amplifier and a filter and the different repeater equipments are connected to the two line wires, as is necessary, to alternately transmit the communication energy of the transverse circuit. to the longitudinal circuit and vice versa. In this way, the transmission range can be extended to cover an entire section of track.
For example, a section of track with an assumed length of 300 km and which has terminal stations at the "East and West" ends can be fitted with repeaters every 30 km, with service being provided from the "East" end. "to all trains up to 160 km from this end, and from the" West "end, to all trains up to 180 km from this end. This provision gives an overlap of
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two 60 km spans, either terminal being able to communicate with a train over this overlapping distance.
The value of this overlap is as follows: if a conversation started for example 145 km from the eastern end of the section with a train going west, the conversation could last for many minutes, so that by the time it was completed, the train could be 180 km from the east end; if this overlap did not exist, the communication would be interrupted between a train and a terminal station when the train leaves the range of the station, before communication can be established with the other. post.
Two-way service is provided between stations located along the track or at the ends of the relevant section and vehicles in circulation, and this simultaneously on any number of communication channels. , thanks to the use of different carrier frequencies and filters. In one embodiment of the invention, each two-way conversation takes place through the use of a carrier frequency belonging to a lower group of carrier frequencies for transmission from a terminal station, to vehicles and by means of a carrier frequency belonging to a higher group of carrier frequencies for transmission from vehicles to terminal stations.
In another embodiment, one group of carrier frequencies is used for all east-to-west transmissions along a channel, while another group of carrier frequencies is used for all transmissions. from west to east. In this last arrangement, when an operator on board the train wishes to speak in the direction of the west he uses a carrier frequency of the west group and if he wishes to speak in the east he uses a carrier frequency
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of the group is. The response to one pass is made using a frequency belonging to the other group. The choice of which group of frequencies to use at the terminal station depends on the location of the terminal station east or west of the section.
Each repeater equipment has two circuit channels, one channel comprising a filter and an amplifier established to pass the carrier frequency used for transmission in one direction, and the other casai comprising a filter and an amplifier established in order to pass the frequency. carrier frequency used for transmission in the other direction.
In other words, each circuit channel of a repeater equipment is rendered ionically by the filter and the amplifier which constitute the circuit channel.
Two forms of apparatus comprising the invention are shown schematically in the accompanying drawing, of which Figures 1a and 1b, when they are placed end to end, FIG. 1a being to the left is a schematic view showing an embodiment of the apparatus according to the invention, when applied to a communication system for railways in which a first group or lower group carrier frequencies is used for transmission from a terminal station to trains, a second or higher group of carrier frequencies being used for transmission from trains and to terminal stations a =.
Fig. 2 is a schematic view showing one form of apparatus according to the invention when applied to a railway communication system and in which duplex operation is obtained using a first carrier frequency or a first group of frequencies for all eastbound transmissions and a second carrier frequency or a second group of frequencies for all westbound transmissions.
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In each of the different views the numbers or letters. Identical references apply to similar items. The application of the invention is of course not limited to communication systems for railways.
Referring to Figures 1a and 1b, it can be seen that a railway track RT extends between two section boundaries Z and W. Such a section may have the usual length and, to facilitate understanding of the invention, it will be assumed that the section considered comprises 210 km of track. This railway can be single track or the RT track can be one of several tracks. It can be assumed, moreover, that the RT track is directed towards the east among several tracks of a multiple line and the different trains designated by V1, V2, V3 and V4 are heading towards the east on the RT track, and that each of these trains comprises at least one vehicle fitted with a communication station.
L1 and L2 denote a pair of line wires arranged along the track. These line wires are carried by posts, according to current practice, so as to be substantially parallel and suitably close to the RT track.
In other words, the line wires L1 and L2 extend continuously over the entire extent of the area covered by the communication system and they are at all times within effective inductive range with respect to the way. These two line wires can be used in an existing telegraph or similar service and their use for communication with trains is only an additional service which does not interfere with their current use. The line wires L1 and L2 can naturally be installed to serve only for communication with trains.
It should be observed that the same poles can carry additional wires, such as
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the wires L3 and L4, the sections of which are represented near the ends E and W.
As will be emphasized below as the description proceeds, the line wires L1 and L2 are divided into sections and constitute transverse and longitudinal circuits serving to direct the communication current of the trains along of the track, but these wires are considered a series circuit for the purposes of their present application.
The East terminal station E and the West station W, as well as each train running on the section are provided with a two-way communication installation comprising a transmitting device and a receiving device which are represented here in a schematic manner. - that, for the sake of clarity, given that the particular construction of these devices does not come within the scope of the. present invention.
As has been said before, in the embodiment of the invention shown in FIGS. 1a and 1b, a first group of carrier frequencies or lower group is provided for the transmission from terminal stations to trains and a second group of carrier frequencies or higher group is provided for the transmission of trains to terminal stations, so as to allow several conversations simultaneous. It is assumed that the lower group comprises carrier waves C1 and C2 of frequencies f1 and f2, respectively, and that the upper group comprises respectively, carrier waves CS and C4 having frequencies f3 and f4.
Thus, in the case considered here by way of example, it is possible to carry out simultaneously two duplex conversations or in both directions, one conversation using, for example ;, the carrier frequencies C1 and C3 and the other the carrier frequencies C2 and C4. It is understood that each group of carrier frequencies may include additional frequencies if additional conversations are required.
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When the groups of carrier frequencies indicated here are used for explanatory purposes: the terminal station 8 is provided with a transmitting device comprising two transmitters TC1 and TC2 for transmitting, respectively, on the carrier frequencies C1 and C2; the station E further comprises a receiving apparatus comprising two receivers RC3 and RC4 for receiving, respectively, the carrier frequencies C3 and C4. These transmitters and receivers, as well as other transmitters and receivers mentioned below may be similar, for example, to those described in US Pat. No. 2,064,639 of December 15, 1936 or to any other transmitters and receivers.
The transmitters TC1 and TC2 in parallel are connected between the line wires L1 and L2 by means of a directional bandpass filter LDF and stop capacitors
11 and 12 (fig.lb). The LDF filter of station 9 / as well as all the other filters designated by LDF-and mentioned below 3 established to pass a frequency band comprising the group of lower carrier frequencies Cl and C2 and to remove the frequencies outside this group. Capacitors 11 and 12 pass all of the carrier frequencies used here, but they shut off the direct current and very low frequency currents used in the telegraph and other circuits running through wires L1 and L2.
Similarly, the receivers RC3 and RC4 of station E, which are arranged in parallel, are connected between the line wires L1 and L2 by means of a directional bandpass filter EDF and capacitors 11 and 12. The station's HDF filter, E, as well as all the other analog filters mentioned below, are set to pass the frequency band comprising the upper group of carrier frequencies C3 and C4 and to suppress the frequencies outside this group.
In other words, the LDF filter is only used to pass the lower group.
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carrier frequencies emitted by the terminal station E while the HDF filter is used only for. pass the upper group of carrier frequencies received at the E end and, to this extent, these filters are directional.
The terminal station W is provided with a similar installation, the transmitter apparatus comprising two transmitters TC1 and TC2 connected in parallel through the line wires L1 and L2 by means of an ion directional bandpass filter LDF and of stop capacitors 13 and 14, while the receiving apparatus consists of two receivers RC3 and RC4 connected in parallel through the line wires by means of an EDF directional bandpass filter and capacitors of stop 13 and 14.
It can therefore be seen that each of the terminal stations E and W is equipped to transmit on the ballot box or the other carrier frequencies C1 and C2 of the lower group and to receive on one or the other of the carrier frequencies of the upper group C3 and C4, and each terminal installation is connected to the line wires in a cross circuit.
The communication facility for each train is similar to that provided for the terminal posts :) except for tuning. If we consider for example the train V1, we see that its equipment comprises a transmitting device designated schematically by TA and a receiving device designated by RA.
The transmitting apparatus TA consists of two transmitters capable of transmitting, respectively, on the carrier frequencies C3 and C4, and the receiving apparatus RA comprises two receivers capable of receiving, respectively, the carrier frequencies C1 and C2. if we still refer to the train V1, we see that these devices, receiver and transmitter, are connected to circuit elements which are in turn electrically connected to the transmission channel of the track. The receiving device RA is connected to
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a core aerial coil 10 and the transmitting apparatus TA is connected to a transmitting circuit comprising two pairs of spaced wheels 15 and 16 of the train. The coil 10 is mounted with a view to its cooperation by induction with the rails of the track and with the conductors parallel to the rails.
The current supplied by the transmitter device TA travels the rails between the two pairs of wheels 15 and 16 and the potential drop which thus occurs on this length of rail determines a current flow in the rails on either side of the rail. train; the impedance and energy diffused from the rails to the ground are transmitted to the line wires L1 and L2 at a multiple value due to the inductance distributed between the line wires and the rails. This transfer of energy between the apparatus carried by the train and the track transmission channel, and vice versa, comprising the longitudinal circuit of the line wires, was explained in US Patent No. 2,064,642 of December 15, 1936. .
In this way, the receiving device RA, as well as the transmitting device TA of the train V1 are associated by?, 'Inductance with the longitudinal circuit of the line wires L1 and L2. Each of the other trains is equipped with a communication device identical to that of train V1.
A repeater device is provided at several predetermined locations along the section to extend the range of the transmission so as to allow communication between the terminal stations and a train located at any point. point of the way.
Assuming that the terminal stations E and W are separated by 210 kms and that one wishes to ensure the service / part between the terminal station is 8 and all the trains located up to 140 kms from this end, and on the other hand between the terminal station W and all the trains located less than 140 km from this station, we have respectively the AE and DE repeaters 35 and 70 km from the E end, the AW and BW repeaters
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respectively 35 and 70 km from station W and finally an Al repeater halfway between repeaters BW and BE.
Thanks to this arrangement, an overlap of 70 kms is obtained in which one or the other end station can bet on a train, the object of this overlap having been explained above. Although the distribution of the repeaters is indicated in a particular way in the drawing, it is obvious that the invention is not limited to the spacing indicated and that other spacings may be employed with respect to these repeaters.
Each repeater equipment comprises two separate channels, one for repeating the energy transmitted to the trains by the terminal station, and the other for repeating the energy transmitted from the trains to the terminal stations. If we refer to repeaters
AE, for example, we observe that this installation comprises a first channel of LC circuit and a second channel of HC circuit.
The LC channel includes lower directional bandpass filters 17 and 18, as well as an amplifier 18. Filters 17 and 19 are LDF filters set up to pass the carrier frequencies of the lower group. be daytime normal construction, the inlet being connected to the outlet of the filter 17 and the outlet to the inlet of the filter 19.
Thus, this LC circuit channel is established so as to allow only the lower group of carrier frequencies going from station E to the trains located to the west of repeater AE to pass. Likewise, the second circuit channel HC comprises an upper directional bandpass filter 20, an amplifier 21 and another upper bandpass filter 22 which is also directional. The amplifier is interposed in the second channel EC so as to transmit energy from trains situated between the terminal station E and the repeater BE in the direction of this terminal station E. Each of the other repeater devices comprises two channels of circuit similar to the two channels which have just been described concerning the equipment of the repeater AE.
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The connections between each repeater equipment and the line wires L1 and L2 are established so as to ensure the transfer of energy from the transverse circuit to the longitudinal circuit and vice versa, these connections being more clearly explained as the description progresses. operation of the device.
For the description of the operation of the device shown in Figures 1a and 1b, it will first be assumed that the operator, placed at the terminal station is E, wishes to speak to any train located less than 140 km from this station.
It will further be assumed that this conversation between station 9 and the train takes place using the carrier frequency C1. When the operator of station 8 cooks the transmitter TC1, he determines the application of energy to the line wire in the transverse circuit and the energy flows through the transverse circuit to the first AS repeater. This energy, attenuated by the drop in line voltage over 35 kms of the line circuit, is taken from the transverse circuit by wires 8 and 9 and directed to the first channel of the LC circuit of the repeater device.
After being amplified, the energy is applied to the line wires L1 and L2 in a longitudinal circuit, the connection being completed between the earth electrode 25 and the junction terminal of the capacitors 23 and 24 connected in series between the two line wires.
The outgoing carrier energy, thus applied to the longitudinal circuit at repeater point AB, flows east and west and can be used to inductively influence the receiving device of the V3 train running somewhere between repeaters AB and BE, as well as the receiving device of the V4 train running somewhere between the E end and the repeater AE.
The attenuated energy is taken from the longitudinal circuit at the repeater point BE and passed through a circuit channel comprising a directional filter 26 for por- waves.
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lower carriers, amplifier 27 and directional filter 28 for lower carrier waves. After amplification, the output energy is applied to a cross circuit of the line wires, via wires 29 and 30.
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At the repeater point BE one. baJS 'pass filter: "31 is inserted in the line wires, this filter being established and calculated to pass direct current as well as currents at very low frequency such as are used for telegraphs, telephones to voice frequency, and other circuits passing through the line wires, but yet so as to stop the carrier frequency energy used here for communication.
The goal
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of the low-pass filter 31 is to prevent the BE repeater equipment from receiving communication energy from stations arranged along the track to the west and from vehicle stations to the east *
Doubly amplified energy is transmitted from the repetition
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tor BS to the repeater At by 1-'Intermediate of the transverse circuit where it is taken by the wires 32 and 33 and directed through a directional low-pass filter 34 towards the input of
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the employer 35. After amplifying the energy passes through another directional low-pass filter 36 and is then applied to a longitudinal circuit through the connection between the earth and the terminal of the capacitors. 37 and 38 connected in series between the line wires.
Since the energy of the longitudinal circuit establishes a powerful inductive field, the train V2 running somewhere between repeaters A1 and BW receives energy intended to actuate the corresponding receiver. Likewise, any train located between repeaters AL and BE can capture this energy.
It is therefore clear that the energy emitted by the transmitter DC1 at the terminal station E is available on a longitudinal circuit with a view to its. reception by trains located anywhere
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carries which point located less than 140 kms from the E end.
The operator could as well choose the transmitter TC2; the transmission of energy would take place in an equivalent manner. In addition, the two transmitters TC1 and TC2 can be used simultaneously to transmit two conversations, if desired.
In a substantially analogous manner, an operator placed at the terminal station W can communicate with trains. Assuming that the operator at the terminal station W used his transmitter TC1 and that energy is applied to a transverse circuit in order to send it to the repeater AW, the energy is taken there from the transverse circuit and directed to a directional low pass filter 39, an amplifier 40 and a second directional low pass filter 41 to terminate at line wires L1 and L2 in a longitudinal circuit; energy becomes usable to inductively influence the receiving apparatus of a train such as train Vl located somewhere between point AW and end W.
Likewise, any train circulating between the repeater AW and the next repeater BW captures this energy. At the repeater point BW, the energy passes from the longitudinal circuit to a transverse circuit of the line wires, passing through a first circuit channel comprising the directional low-pass filter 42, the amplifier 43 and the low-pass filter. directional 44.
At the repeater point AD the energy is taken from the transverse circuit by means of the wires 32 and 33, to be introduced into the first circuit channel comprising the directional low-pass filter 34, the amplifier 35 and the filter. directional low pass 36, to then be applied to the longitudinal circuit of the line wires. The energy thus applied to the longitudinal circuit becomes available to influence the receiving apparatus of the V2 train between the repeaters BW and AL
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and any other train running between points AL and BE.
At the repeater point BW, a low pass filter 45 is inserted between the line wires; this filter is analogous to the low-pass filter 31 of the point BE, the filter 45 having the same role as the filter 31.
It should be indicated that the installation placed at the repeater point BW stops any subsequent transmission, towards the west, of the energy emitted by the station E and that the equipment provided at the repeater point BE stops all transmission, towards east, energy emitted by the W.
It follows that the operator placed at either terminal W or E can send communication current to any train running within 140 kms of the station, and any train , such as train V2, traveling over the 70 kms separating repeaters BW and BE, can receive communication current from one or other of the W or E stations.
For the following description concerning the transmission of trains to terminal stations, the case of the V3 train omitting to station E will be considered first. The operator placed on the train V3 can adjust his transmitter device TA in order to supply a communication current using the carrier frequency C3 or C4, as the case may be, If it is assumed that the operator is using the carrier frequency C3 , this current flows in the emitting circuit of train V3 and creates an electromatrix force in the longitudinal circuit of the line wires due to the inductance connection existing between the emitting circuit of train V3 and the line wires.
The energy thus flowing in the longitudinal circuit reaches the repeater AE to which it is applied by the second channel HC and the amplified energy is applied to the transverse circuit of the line wires., The energy thus applied to the transverse circuit is introduced by the directional filter 46 EDF provided at station E, and then applied to the receiver RC3.
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Likewise, energy can be transmitted from train V4 to station E, the operator placed on train V4 adjusting his transmitter device so as to apply current at carrier frequency C3 to the transmitter circuit; this current is transferred to the longitudinal circuit of the line wires due to
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of the inductive link that exists in the train's transmitter circuit and the line wires. The current of the longitudinal circuit is directed, at the repeater point towards the second channel HC, to reach the transverse circuit, and this current then passes through the filter 46 to reach the corresponding receiver RC3 of the station E ,
The transmission from train V2 towards the two terminal stations takes place in multiplex.
When the emitting device placed on the train V2 is set to supply a carrier current C3, the energy is transferred by induction to the longitudinal circuit of the line wires. At the repeater point AL, the energy from the longitudinal circuit passes through the second channel comprising the filter 47, the amplifier 48 and the filter 49 to terminate in the transverse circuit. Part of the energy of the transverse circuit passes through the repeater BE where it is taken by wires 29 and 30 and introduced through the second channel comprising the filter 50, the amplifier 51 and the filter 52, to finally reach the circuit longitudinal east of the BE repeater.
At the repeater point AE, this energy is transferred from the longitudinal circuit to the transverse circuit via the second channel HC and the energy from the transverse circuit is applied to the receiving apparatus of the station E.
The part of the current which flows towards the west in the transverse circuit and which leaves from the repeater point AL, is taken from the transverse circuit at the repeater point BW to be transferred, via the second channel comprising the filter 53, l amplifier 54 and filter 55, to the circuit
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longitudinal located west of point BW. At the repeater point AW, the energy is taken from the longitudinal circuit and introduced into the transverse circuit passing through the second channel which includes the filter 56, the amplifier 57 and the filter 58. At the station W, the energy coming from the transverse circuit is applied, by means of a directional filter 59 for higher carrier frequency, to the corresponding receiver RC3 of station W.
It follows from the previous description that the apparatus of FIGS. 1a and 1b has the advantage of providing several different simultaneous conversations in both directions between the terminal stations and the trains during the journey, each terminal station being able to converse. with all trains running on a predetermined adjacent part of the section of track considered. Another advantage of this device consists in allowing conversation between the trains and one or the other station on a pre-determined part of the route and subject to the aforementioned overlap.
At station E, a low-pass filter 60 and a feedback coil 61 have been interposed between the line wires L1 and L2 to isolate the communication, that is to say to prevent its subsequent transmission to the line. is from this post. The filter 60 is set up so as to pass direct current, as well as low frequency currents used in current telegraph, voice-frequency telephone and similar operations, but also to stop carrier currents. used for communication. The feedback coil 61 is used to increase the impedance of the line wires with respect to the current flowing in the longitudinal circuit, but it only introduces a small resistance in a transverse circuit.
In the case of wires in parallel lines, such as wires L3 and L4, it would be preferable to use a longitudinal reaction coil 62 to avoid emission to the east of station E, due to
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the capacitance and the inductance distributed between the line wires L1 and L2 and the other wires fixed to the same posts.
Likewise, a low-pass filter 63 and feedback coils 64 and 65 are provided at the terminal station W. The line wires L1 and L2 are thus isolated at each terminal station E and
W, it is possible to establish a communication service passing through the line wires L1 and L2, to the east of station 9 and to the west of station W, by providing an installation similar to that shown in Figures 1a and 1b for subsequent areas.
Figure 2 shows an embodiment of the invention in which one carrier frequency or group of carrier frequencies is employed for all westerly transmissions and another carrier frequency or group of frequencies for all transmissions. facing east.
In FIG. 2, two line wires L1 and L2 extend along an eastbound railway RT track comprising an east terminal station E as well as a west terminal station W, the same as those of Figures 1a and 1b. It will be assumed that the distance between -stations 9 and W of FIG. 2 are such that they require the presence of repeaters C and D and of a transfer point CD. In this arrangement, in order to prevent two repeater installations from simultaneously reproducing the same communication energy, it is necessary to interpose between the line wires low-pass filters 66 and 67 at the repeater points C and D, respectively, as well as low pass filters 60 and 63 at the terminal stations.
Likewise, reaction coils similar to coils 61, 62, 63 and
64 of Figures 1a and 1b are preferably provided at terminal stations and repeater points C and D of Figure 2.
At the terminal station E, the transmitting device comprises an actual transmitting device TW, while the receiving device comprises a proper receiver RE, the transmitter TW and
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the receiver RE disposed in parallel being such with the line wires L1 and L2 of a longitudinal circuit The transmitter TW is suitable for supplying communication current having a "western" carrier frequency fw and the receiver RE is sensitive to the communication current of a carrier frequency "is" fe. The filters WF and EF of station E are directional low-pass filters set up to pass carrier frequencies fw and fe respectively.
In attracted terms, the EF filter is a directional filter for the emission in the east direction and the WF filter is a directional filter for the current emitted in the west.
Likewise, the terminal station W is provided with a transmitter TE capable of supplying current at the carrier frequency "east" fe and with a receiver RW sensitive to the carrier frequency "west" fw, while the transmitter TE and the RW receiver arranged in parallel are connected to the longitudinal circuit of the line wires, a directional low-pass filter EF being interposed in the connection of the transmitter TE, a directional filter WF also being interposed in the connection of the RW receiver.
According to figure 2, each train is provided with a transmitter device TA1 and a receiver device RA1, the two being connected to the elements of the circuit associated by inductance with the longitudinal circuit of the line wires, as for Figures 1a and 1b. The transmitter device TA1 preferably comprises two transmitters: one transmitter capable of supplying a carrier current of the frequency fe for transmission to the east, the other being able to supply a carrier frequency fw for transmission to the Where is.
Likewise, the receiving apparatus comprises at least two separate receivers, one being sensitive to the carrier frequency fe and the other to the west carrier frequency fw.
In the event that several "duplex" conversations are to be carried out, a group of carrier frequencies should be provided for transmission to the ballast, as well as a corresponding group.
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laying but different from carrier frequencies for transmission to the west, and the installations of terminal stations, as well as those provided on the trains include, in this case, additional transmitters and receivers, since it is necessary to have an individual transmitter and receiver for each carrier frequency used.
It is believed that the device provided at repeater points C and D, as well as that placed at the transfer point CD will be better understood from the description of the devices themselves and the description of the operation of the device from the fig. 2.
We will first assume that we want to establish communication between the terminal station E and the train 68 circulating somewhere between the end W and the repeater point D. The operator placed at the end E energizes the transmitter TW in order to supply a communication current, having the carrier frequency fw, to the longitudinal circuit of the station E. This energy is transmitted by the longitudinal circuit to the repeater point C where it passes through a circuit comprising a directional filter 69 for the west, an amplifier 70, as well as a second directional filter 71 for the west. The energy thus amplified is applied to the transverse circuit extending to the west of the repeater point C.
This current is then transmitted through the cross circuit to repeater point D, where it passes through a circuit channel comprising a directional filter 72 for the west, an amplifier 73 and a filter 74 also directional for the west. west, to reach a longitudinal circuit of the line wires. The field created by this longitudinal circuit to the west of the repeater point D generates a flux which is picked up by the apparatus of train 68. In addition, this energy traveling through the longitudinal circuit reaches the terminal station W in order to effectively influence the RW receiver unit located at this station.
Under these conditions the current supplied to the longitudinal circuit at station 0 generates a moving field which can be used to effectively influence the receiving apparatus.
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turn on a 75 train running between repeater C and terminal E.
At the transfer point CD, a first winding 76 of a transformer T1 is connected between the line wires by stop capacitors 77 and 78 and a second winding 79 of the transformer T1 is connected to the longitudinal circuit of the line wires by the 'via a connection comprising the earth and capacitors 80 and 81 connected in series between the line wires. In this way, part of the energy transmitted through the transverse circuit extending between repeaters C and D is applied through the winding 76 of transformer T1 and this energy is transferred to the longitudinal circuit; finally, the energy of this longitudinal circuit generates a field capable of effectively influencing the corresponding apparatus of a train 88 circulating somewhere between points C and D.
Thus, the energy supplied by the terminal station E can be used on a longitudinal circuit at any point of the track section.
It will then be assumed that the train 68 responds to the communication emanating from the station E. To this end, the operator placed on the train 68 can use the transmitter supplying the carrier current having the frequency "is" fe. This current, supplied to the emitting circuit of train 68, is then transferred by inductance, to the longitudinal circuit adjacent to the train, between station W and point D. This energy passes through the circuit channel comprising directional filter 82 for east, amplifier 83 and directional filter 84 for east, and the amplified flow is applied to the cross circuit east of repeater point D.
When it arrives at repeater C, the energy from the cross circuit passes through the circuit which includes the directional filter 85 for the east, the amplifier.
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86 and the directional filter 87 for the east, to terminate in the longitudinal circuit extending east of the repeater C. The energy coming from this longitudinal circuit is captured by the station E through the filter "is" EF and the corresponding receiver RE.
In the event that train 88 wishes to transmit in the direction of station E, the operator placed on train 88 energizes the transmitter established to provide the carrier frequency fe, and this energy can be transferred by inductance to the longitudinal circuit. At point CD, energy from the longitudinal circuit passes through transformer T1 to reach the transverse circuit, and energy from this transverse circuit passes to repeater point C through the circuit including the filters
85 and 87 and amplifier 86, to reach the longitudinal circuit east of repeater C; finally, the current coming from this longitudinal circuit is efficiently captured by station E.
Transmission from train 75 to station E is established through the longitudinal circuit between repeater C and station E in the usual way.
When the operator placed at the terminal station. W wishes to communicate with any of the trains. 68, 75 or 88, he uses his transmitter TE to supply energy at carrier frequency "is" to the longitudinal circuit and this current generates a field in order to influence by induction a corresponding receiver placed on train 68. Arrived at point D, part of the energy of the longitudinal circuit passes through the circuit comprising the "is" filters 82 and 84 and the amplifier
83.
At the repeater point C, the energy coming from the transverse circuit passes through the circuit comprising the filters
85 and 87 and amplifier 86, to then reach the longitudinal circuit east of point C, and the energy of this longitudinal circuit is available to influence the receiver
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correspondent placed on train 75 and to influence also the receiver of station E. 'Part of the energy of the transverse circuit circulating between points D and C is transferred from the transverse circuit to the longitudinal circuit by means of the installation placed at point CD, and the field established by the longitudinal circuit is suitable for influencing the corresponding receiver of train 88.
The transmission of any of trains 68, 75 and 88, at the west terminal station W, is effected using the west carrier frequency fw, the energy being transferred to the repeater points in a manner that will be easily included in the examination of fig.2, together with the description of the energy transfer between the trains and the terminal "is" E.
It can be observed that, in figure 2, the operator placed on the train 68 can communicate with one or the other of the trains
88 and 75 by transmitting on the "east" carrier frequency, and on the other hand, either ion of trains 75 and 88 can respond to train 68 by transmitting on the west carrier frequency. In other words, each train can communicate with any other train running on the section adequately using the "east" or "west" carrier frequencies.
It can also be observed that at point CD the transfer of energy from the transverse circuit to the longitudinal circuit and vice versa takes place without amplification.
The device in fig. 2 has the advantage of allowing communication between each terminal station and all the trains in the section and each train can converse with the other trains in circulation and with the two terminal stations *
Although the above description refers only to two embodiments of communication systems according to the invention, it is understood that many modifications - and changes can be made to them without departing from the spirit and purpose. of the invention.