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La présente invention est relative à des perfectionnements appor- tés aux systèmes de sécurité qui sont utilisés dans l'exploitation des chemins de fer et connus sous le com de "circuits de voie".
On sait que dans ces systèmes, la présence d'un train ou d'un véhicule quelconque sur une partie déterminée de la voie est signalée par le fait que lés essieux du train ou du véhicule établissant entre les deux rails une connexion électrique, dite "shunt", ce qui fait tomber l'arma, ture d'un relais de voie qui est normalement attirée.
Il arrive, pour des causes diverses, par exemple, sous l'effet de la circulation de véhicules légers (autorails ou draisines) ou lorsque les portions de voie sont défectueuses (présence de sable ou d'une autre pellicule isolante sur la table de rail), que le shunt soit trop résis- tant pour entraîner la chute du relais de voie. Ce phénomène est suscepti- ble de causer des dérangements ou même des accidents.
Le but de la présente invention est de remédier à ce danger par des moyens simples et sûrs qui augmentent dans une forte proportion la sensibilité des circuits de voie à l'égard du shuntage. L'invention a éga- lement pour but des moyens qui éliminent toute influence extérieure indé- sirable sur les circuits de voie, susceptible de perturber leur fonction- nement. D'autres objets et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit.
Selon l'invention, la tension appliquée aux rails d'un circuit de voie est supérieure à la tension de perforation des couches résistan- tes ou isolantes qui peuvent s'interposer entre les rails et les roues, cette tension présentant des pulsations dont la fréquence est suffisante pour maintenir, en l'absence du shuntage, un relais de voie dans sa posi- tion d'attraction.
La dite tension intermittente peut être obtenue à l'aide d'un dispositif ou relais à relaxation qui est interposé entre le circuit de voie et une source de courant continu. Suivant les exemples de réalisation décrits dans la suite, cette tension est fournie à l'aide d'un relais élec- tronique, tandis que le relais de voie est relié au circuit de voie par l'intermédiaire d'un circuit à accumulation d'énergie qui permet au relais de rester en position active pendant les intervalles de temps qui séparent deux pulsations de tension successives. Afin d'éliminer toutes actions extérieures indésirables sur le fonctionnement des circuits de voie, l'in- vention prévoit des liaisons appropriées de couplage entre l'émetteur et le récepteur des impulsions.
La description qui va suivre en regard des dessins annexés, per- mettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique.
La figure 1 représente le schéma électrique d'un circuit de voie à tension disruptive.
La figure 2 représente la courbe de variation de la tension aux bornes du primaire du transformateur d'alimentation du circuit de voie, en fonction du temps.
La figure 3 représente le graphique de variation de la tension aux bornes du secondaire du transformateur d'alimentation du circuit de voie, en fonction du temps.
La figure 4 représente le graphique des variations de la tension
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aux bornes du -relais de-"ve1"',:nen- foiurt1t1a du temps.
La figure 5 est un schéma relatif à un circuit de voie pourvu de moyens de couplage inductifs entre le récepteur et l'émetteur.
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La figure 6 est une variante de la figure 5 dans laquelle la synchronisation entre l'émetteur et le récepteur est assurée par un émet- teur auxiliaire.
La figure 7 est une autre variante dans laquelle la synchroni- sation est assurée par une ligne d'alimentation commune.
Comme on le voit sur la figure 1, un circuit de voie comporte des files de rails 1 et 2 séparées des files correspondantes des cantons adjacents par des joints isolants 3; les files 1 et 2 peuvent être shuntées par un ou plusieurs essieux 4.
A l'entrée du circuit de voie,l'alimentation est assurée par une source 5 de courant continu, source dont le débit est réglé par un un rhéostat ou organe équivalent 7.
Le courant ainsi réglé est appliqué aux bornes d'un condensa- teur 6 qui sont par ailleurs reliées à un circuit à décharge brusque ; ce dernier est constitué par le primaire d'un transformateur 8 monté en série avec un dispositif .conjoncteur 9.
Dans l'exemple représenté,ce dispositif conjoncteur est un thy- ratron dont la grille est mise sous tension de polarisation par une sour- ce de courant continu 11 dont le débit est réglé par un potentiomètre 10.
Bien entendu le circuit de grille peut être exécuté de toute autre façon adéquate.
L'entrée du circuit de voie est reliée au secondaire du trans- formateur 8 et la sortie du circuit de voie est reliée au primaire d'un transformateur 12 dont le secondaire est relié aux bornes d'un relais de voie 13, avec interposition en série d'un redresseur 14 et en paral- lèle, en aval de ce redresseur, d'un condensateur 15. Comme dans tous les relais de voie, le bobinage 13 actionne un ou plusieurs contacts 20 de fermeture de circuits. Le bobinage 13 peut être du type des bobinages normaux à courant continu, mais !il est de préférence choisi à impédance relativement élevée.
Le fonctionnement de l'appareillage ainsi décrit est le suivant : le condensateur 6 est constamment chargé par le courant réglé de la sour- ce 5 et la tension E1 aux bornes de ce condensateur augmente comme repré- senté par la branche ascendante 16 de la courbe de la figure 2, en fonc- tion du temps. Lorsque cette tension E1 atteint une valeur déterminée, le conjoncteur 9, dont la tension de grille est convenablement réglée, s'a- morce et laisse passer brusquement le courant de décharge du condensa- teur 6.
La décharge est représentée, en fonction du temps, par une chu- te de tension brusque selon la courbe 17 de la figure 2 ;elle induit dans le secondaire du transformateur 8 un courant dont la tension correspon- dante est représentée sur la figure 3 par les pointes 18 de très faible durée. Ces pointes de tension 18, créées périodiquement plusieurs fois par seconde par exemple, ont une durée t1 considérablement plus courte que les intervalles t2 qui les séparent et qui correspondent aux périodes de charge du condensateur 6.
En l'absence d'un essieu 4, ces impulsions de tension 18 se pro- pagent le long des rails 1 et 2 avec une certaine atténuation et excitent périodiquement le transformateur de sortie 12. Les tensions induites dans le secondaire de ce transformateur alimentent l'accumulateur d'énergie constitué par le condensateur 15 et ce dernier ne peut se décharger, du
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fait de la présence du redresseur 14, que dans le bobinage 13 du relais de voie; la tension E aux bornes est une tension en dents de scie qui est représentée sur la figure 4 par la courbe 19. Cette tension présente tou- jours une valeur positive de sorte que le contact : 20 (voir figure 1) reste toujours attiré par un courant continu ondulé.
Lorsque la voie est shuntée par un essieu de véhicule 4, la ten- sion de pointe des impulsions périodiques 18,tension qui peut être de l'ordre de 60 à 100 volts par exempleest toujours suffisante pour atnor- cer et faire passer, même dans les conditions les plus défavorables pour le contact rails-bandages, un courant de court-circuit ; il s'établit ain- si une dérivation ou shunt efficace qui provoque la chute certaine en po- sition de repos du contact 20 du relais 13. L'expérience montre en effet que la tension E3 devient pratiquement nulle, quel que soit l'état de la voie et quelle que soit la nature du véhicule. Il est à noter que ce ré- sultat très avantageux ne peut pas être atteint par les circuits habituels alimentés à faible consommation en courant continu.
Etant donné que la durée t1 des impulsions est en outre beaucoup plus courte que la durée des intervalles de temps t2, les constantes élec- triques des différents circuits étant ohoisis à cet effet, la puissance qui est nécessaire pour alimenter un tel circuit de voie reste de l'ordre d'une centaine de watts par exemple, ce qui est tout à fait acceptable, malgré la puissance instantanée assez élevée qui apparaît lors de l'établissement des pointes 18 et qui permet de produire à coup sûr le shuntage efficace par des décharges disruptives entre les roues et les rails.
Il y a lieu de noter également que la défaillance éventuelle de n'importe quel élément du dispositifdécrit a pour effet de provoquer la chute en position de repos du contact 20,.de sorte que l'installation répond d'une façon complète aux règles de sécurité qui doivent être observées en matière de signalisation.
Il est entendu que l'émetteur d'impulsions de courant à tension disruptive pourrait être du type purement mécanique, électro-mécanique ou autre. De même le dispositif accumalateur de l'énergie des impulsions à l'entrée du relais de voie pourrait également être d'une nature quelcon- que et emmagasiner l'énergie sous des formes diverses.
Les circuits de voie qu'on vient de décrire sont peu sensibles aux erturbations diverses venant de l'extérieur. On peut toutefois amé- liorer sensiblement leur fonctionnement par élimination plus complète de toute influence extérieure autre que le shuntage proprement dit, en écar- tant par exemple les effets des circuits de voie adjacents ou superposés et ceux des surtensions accidentelles ou d'impulsions parasites d'une na- ture quelconque.
A cet effet, les récepteurs des circuits de voie sont agencés pour obéir uniquement et sélectivement aux émetteurs déterminés d'impul- sions.
Cette sensibilité sélective est obtenue par un couplage de syn- chronisation entre les émetteurs et les récepteurs correspondants, chacun des récepteurs comportant un élément de conductibilité intermittente qui- est commandée pour apparaître à la même cadence que celle des impulsions qui doivent être actives. Pour agir toujours dans le sens qu'impose la sécurité, ces dispositions peuvent en outre comporter des moyens appropriés de filtrage.
Suivant la figure 5, le récepteur R comporte, au lieu du redres- seur 14 de la figure 1, un élément 24 à conductibilité unilatérale et in-
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termittente. Il peut être constitué par une soupape électronique ou ioni- que, un transistor, un relais rapide ou autre. Dans l'exemple considéré, il est constitué par un tube à cathode froide pourvu d'une électrode de com- mande ou d'amorçage 24a. Le circuit de commande ou d'amorçage relié à cette électrode comporte un enroulement d'un transformateur de couplage 22 dont le sepond enroulement est réuni par une ligne bifilaire de synchronisation 23 à un autre transformateur de couplage 21. Un enroulement de ce dernier est inséré dans le circuit de sortie de la soupape 9 de l'émetteur E.
En fonctionnement, chaque impulsion fournie par E excite, par l'intermédiaire des transformateurs 21 et 22, et de la ligne 23, l'élec- trode de commande 24a et rend conducteur le tube 24 à cathode froide qui, normalement, en dehors de la durée de ces impulsions, reste non conduc- teur. Il en résulte que le relais de voie 13 ne peut être excité que si les impulsions transmises par les rails 1 et 2 et par les transformateurs 8 et 12 coïncident exactement avec les impulsions auxiliaires de synchro- nisation transmises par la ligne de couplage 23. En dehors de cette con- cordance des deux trains d'impulsions, le récepteur R est insensible aux actions extérieures qui pourraient émaner, par exemple, de circuits de voie voisins.
L'agencement ainsi conçu élimine pratiquement toute perturbation indésirable. Il peut toutefois arriver qu'une tension transitoire acci- dentelle apparaissant entre les rails 1 et 2 puisse être transmise, d'une part, par les transformateurs 8, 21 et 22, et, d'autre part, par le trans- formateur 12, de façon telle qu'il en résulte une excitation indésirable du relais de voie 13.
Cette éventualité est écartée, conformément au schéma représenté sur la figure 6, où le transformateur de couplage 21 de la figure 5 est remplacé par un transformateur 21a dont le primaire est inséré, non pas dans le circuit anodique de la soupape ionique 9, mais dans le circuit de grille de cette soupape. Par ailleurs, la source de courant électrique 11 qui polarise la grille est.réglée de façon telle que la décharge ne s'amorce plus spontanément dans ladite soupape 9. L'amorçage de cette décharge est commandé par une source auxiliaire 25 de synchronisation qui alimente la ligne de synchronisation 23a par d'es fils 26 en fournissant des "impul- sions pilotes".
Ces impulsions pilotes ont pour effet de modifier la polarisa- tion de grille de la soupape 9 de façon à provoquer la décharge dans cette soupape en même temps que d'exciter en synchronisme l'électrode 24a du tube 24 à cathode froide, ou d'une autre dispositif équivalent, rendant ce tube 24 conducteur. Par ces moyens, la ligne de synchronisation 23a n'est plus affectée par des surtensions qui pourraient apparaître dans le circuit de voie 1, 2 ; l'élimination de divers effets extérieurs est donc rendue beaucoup plus-complète.
Dans certains cas, surtout lorsque les circuits de voie ont une longueur considérable, il peut être désirable d'éviter l'utilisation de lignes spéciales de synchronisation telles que les lignes 23 ou 23a. Il est possible, comme cela est montré sur la figure 7, de remplacer ces li- gnes de synchronisation par une ligne d'alimentation 30 à courant alter- natif qui suit généralement la voieo
Sur cette figure, l'émetteur E, représenté schématiquement par un rectangle, est relié à une extrémité de la voie par des connexions 8a et le récepteur R est relié à l'extrémité opposée de ladite voie par des connexions 12a, ce récepteur R étant également schématisé par un rectan- gle.
Les transformateurs de couplage 31 et 32 sont du cype connu de "trans-
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formateurs de pointes" dont les circuits magnétiques présentent une courte d'aimantation pratiquement rectangulaire. Ils sont reliés par l'un de leurs enroulements, respectivement à l'émetteur E et au récepteur R, leurs autres enroulements étant reliés aux deux conducteurs de la ligne 30.
Si la ligne 30 est sous une tension alternative à 50 Hz, par exemple, chacun de ces transformateurs 31 et 32 fournit ainsi 50 courtes impulsions de tension positive et autant d'impulsions de tension négative par seconde. Les impulsions négatives demeurent inactives, tandis que les pointes positives définissent les moments où les soupapes 9 et 24 sont prêtes à fonctionner.
Dans ces conditions, si la polarisation de grille de la soupape
9 est régéle comme dans le cas de la figure 6, mais devient active sous l'effet de l'impulsion pilote qui est fournie par le transformateur 31, la décharge de cette soupape 9 s'amorce dès que la tension aux bornes du condensateur 6 atteint une valeur prédéterminée. On obtient ainsi les mêmes résultats de synchronisation qu'avec les moyens décrits en regard de la figure 6 mais sans aucune ligne spéciale de synchronisation.
Etant donné que dans certains cas, la propagation des impulsions le long des rails 1 et 2 peut s'accompagner de phénomènes de déphasage, on peut si cela est nécessaire, faire appel à des systèmes correcteurs de déphasage placés convenablement dans les circuits de synchronisation. Dans le cas de la figure 7, il est possible d'insérer un tel correcteur 33 dans le circuit qui relie l'un des transformateurs 31 et 32 à la ligne 30 ou bien dans les circuits des deux transformateurs 31 et 32. Dans le cas de l'agencement schématisé sur la figure 6, un tel correcteur de déphasage 34 peut être placé sur l'une des branches du circuit de synchronisation 23a.
L'agencement de ces déphaseurs de correction peut être du genre de ceux qui sont utilisés dans les ponts bien connus à résistance-induc- tance et potentiomètres, imaginés par Alexanderson, ou de tout autre dis- positif équivalent.
Les moyens ci-dessus décrits peuvent être, dans certains cas, utilement complétés par des dispositids de filtrage destinés plus particu- lièrement à éliminer les effets perturbateurs de tensions à fréquences industrielles qui peuvent apparaître dans la voie. Il peut, en effet, se produire qu'une alternance positive d'une telle tension se présente sur l'anode du tube 24 au moment précis où son électrode d'amorçage 24a reçoit, par le transformateur 22 ou par le "transformateur de pointe" 32, une im- pulsion également positive. Dans ce cas, même si aucune impulsion n'est transmise par le transformateur 12 (cas du shuntage, par exemple), le re- lais de voie 13 pourrait être excité.
Cette éventualité peut être écartée à l'aide de dispositifs de filtrage désignés par la lettre F sur les figu- res 5, 6 et 7. '
Etant donné que la fréquence normale des impulsions, fournie par l'émetteur E (qui peut être par exemple de 1 à 2 Hz) est très inférieure à la fréquence industrielle, qui est de l'ordre de 50 Hz, le filtrage est facile et il peut être réalisé par les moyens de la technique habituelle des filtres dénommés "passe-bas".
A titre d'exemple, comme représenté sur la figure 6, le filtre passe-bas est constitué à l'aide d'un redresseur 14a monté en série avec un condensateur 27 dans le circuit d'alimentation du transformateur 12 et ce montage est complété par une résistance de décharge 28, branchée en dérivation sur le condensateur 27 et le primaire du transformateur 12.
Un tel circuit de filtrage tient compte des considérations de sécurité,
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impératives dans la signalisation ferroviaire.
Les constantes du circuit formé par le condensateur 27, la résis- tance 28 et le primaire du transformateur 12 sont choiies pour que le con- densateur 27 se décharge très lentement mais juste assez vite pour pouvoir être périodiquement rechargé par les impulsions normales ; ce circuit à grande constante de temps bloque pratiquement les 50 impulsions positives par seconde qui pourraient passer par le redresseur 14a, de sorte que les tensions à fréquences industrielles restent sans effet sur le relais de voie 13, pour parer au danger de claquage de ce condensateur 27, il est possible d'insérer dans son circuit un fusible 29 qui vient à se cou- per sous l'effet des courants alternatifs prenant une valeur excessive, en cas de défaillance du condensateur.
Il va de soi que sans sortir du cadre de l'invention on pourra apporter des modifications aux formes d'exécution qui viennent d'être dé- crites.
REVENDICATIONS. -
1 - Circuits de voie caractérisée par le fait que la tension de fonctionnement appliquée aux rails présente la forme de courtes pulsa- tions périodiques espacées dont la tension est supérieure à la tension de perforation des couches à mauvaise conductibilité qui peuvent apparaî- tre entre les rails et les roues des véhicules, la fréquence de ces pul- sations étant suffisante pour maintenir un relais de voie dans sa posi- tion d'attraction, tant que la voie n'est pas shuntée par des véhicules.