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La présente invention, relative à un système assurant la répétition quasi-continue des-signaux ferroviaires à bord des véhicules, est basée sur l'uti- lisation connue d'impulsions périodiques de courte durée qui se propagent dans les rails dés cantons et qui sont inductivement captées par les véhicules.
'Elle a pour objet essentiel un système simple et efficace de répéti- tion qui peut être installé et exploité sur n'importe quelle voie électrifiée ou non, cette voie pouvant être pourvue ou non de n'importe quels autres dispositifs ou moyens déjà existants de signalisation, de bloc,de répétition, de télécomman- 'de, de comptage etc.
Suivant l'invention, due à MM. KOEN, DEBROCK et MOURY, les impulsions sélectivement émises à des cadences variables par des générateurs fixes, sont transmises par les rails et reçues par des capteurs des véhicules, les rails et les capteurs étant interconnectés et associés de façon à abaisser le niveau des perturbations produites par les courants de traction et à éliminer la répétition des signaux sur plus d'un seul véhicule, la discrimination des indications re- çues par ce véhicule étant effectuée par un récepteur sélectif et temporisé à fonctionnement cumulatif qui est sensible aux effets périodiques et réguliers, mais non aux effets transitoires ou de courte durée.
On comprendra mieux les autres caractéristiques et les avantages de l'invention en se reportant à la desnription qui suit et au dessin annexé sur lequel la fig. 1 est un schéma général simplifié de l'agencement objet de l'in- vention ; la Fig. 2 est une variante ; la Fig. 3 est relative à l'application de l'invention aux voies non électrifiées ou électrifiées en courant continu; les fig. 4 et 5 concernent les cas des voies électrifiées en courant monophasé; la Fig. 6 indique la forme d'une impulsion.
Sur la fig. l, on voit un canton de la voie dont les rails 1 et 2 sont séparés des cantons voisins par des joints isolants 3 et 4. Un véhicule qui circule dans le sens de la flèche V, porte devant son premier essieu 5 et en liai- son inductive avec chacun des rails deux capteurs 6 et 7 qui sont reliée en oppo- sition, comme représenté, à un appareil sélectif 8 de réception et de discrimina- tion ; cet appareil est associé à un dispositif de signalisation 8A qui comporte plusieurs lampes 18, avertisseurs accoustiques ou autres organes d'indication ou de commande. Ces organes sont alimentés par l'appareil 8 suivant la cadence ou la polarité des impulsions captées. Aux extrémités du canton, sont branchées en- tre les rails des impédances appropriées Z2, Z2, Z3.
Comme on verra dans la suite, ces impédances peuvent être constituées, le cas échéant, par les enroulements des connexions inductives ou par les impédances des circuits de voie par exemple;
Entre l'extrémité de droite du rail 2 et le point milieu entre les impédances Z1 et Z2, situées à l'autre extrémité du canton et inductivement cou- plées entre elles, est branché au moyen d'un fil 9 un générateur 10 qui fournit des impulsions périodiques désignées par io Ce générateur peut être constitué par exemple suivant le brevet belge n 540.388, du 6 Août 1955 par un dispositif électronique approprié, comportant un condensateur qui est périodiquement déchar- gé par un thyratron.
Pour fixer les idées, on supposera que ce générateur fournit au circuit représenté plusieurs impulsions par seconde, ces impulsions étant sensiblement uni- directionnelles que leur amplitude est de l'ordre d'une dizaine d'ampères et que leur durée très courte est de l'ordre de 1/1000 de seconde comme le montre, à ti- tre d'exemple, la Figo 6. L'impédance Z , est relativement élevée, de sorte que les impulsions i ne se propagent pratiquement que le long du rail 2 jusqu'à l'es- sieu 5, après quoi elles se répartissent à peu près également sur les deux rails 1 et 2 pour revenir au générateur 10 par les deux impédances Z1 et Z2 dont les effets s'annulent, et par le fil 9.
Il en résulte que le capteur inductif 6 reste pratiquement inactif, tandis que lé capteur 7, influencé par les courants i, alimente le récepteur 8 @
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et fait apparaître,optiquement par exemple, sur le dispositif 8A, un signal qui correspond à la caudence des impulsions reçues.
Pour effectuer la discrimination sélective des indications suivant les cadeaces reçues par le capteur 7, le récepteur 8 peut être agencé suivait les méthodes bien commues et couramment utilisées en radiotechnique. Le récepteur peut par exemple comporter à cet effet des circuits sélectifs à résonance, ou bien des circuits multivibrateurs appropriés. Il en résulte que le signal n'appa- rait qu'après la réception cumulative d'un certain sombre d'impulsions ayant une cadence régulière, et que la discrimination des informations reçues n'est pas af- fectée par des phénomènes transitoires de courte durée ou de nature non périodi- que.
En modifiant la condence des impulsions émises, on peut donc trans- mettre plusieurs indications différentes au récepteur 8 qui fait apparaitre di- vers signaux correspondants. C'est ainsi que, par exemple, l'émission de 12 im- pulsions par seconde peut sorrespondre à la répétition de "voie libre"; la coaden- ce de 7 impulsions par seconde peut indiquer "avertissement" ou "ralentissement", 4 impulsions par seconde peuvent indiquer "arrêt et ralentissement" et l'absence d'impulsions "arrêt impératif".
En remplaçant le générateur 10 de la Fig. 1 par un générateur 11 à trois bornes qui est représenté sur la Fig. 2, on peut augmenter sensiblement le nombre d'indications susceptibles d'être transmises et discriminées. Ce généra- teur est agencé pour envoyer des impulsions i1 par le rail 2, comme précédemment, ainsi que des impulsions i2 de sens contraire par le rail 1. Chacune de ces séries d'impulsions agit sur l'un des capteurs 6 ou 7 et sur le récepteur 8 associé à un dispositif de signalisation 8B.
Le fonctionnement des impulsions est identique à celui de la Fig. 1, mais en modifiant leur polarité et leur ordre de succession, on peut obtenir un très grand nombre de combinaisons nettement distinctes qui peuvent être facile- ment discriminées.
L'agencement conforme aux Fig. 1 et 2, ainsi qu'à leurs modifications possibles, est très avantageux non seulement au point de vue de sa simplicité et de son efficacité, mais aussi de sa grande sécurité. En premier lieu, cet agence- ment permet d'éliminer les effets perturbateurs des courants de traction qui peu- vent circuler dans les rails. Cette élimination est due, d'une part, à la nature des impulsions utilisées, et d'autre part, au couplage des capteurs 6 et 7.
En ce qui concerne la nature des impulsions, la Société demanderesse a constaté que la valeur de di/dt des courants qui sont fournis par les généra- teurs 10 pu 11 est extrêmement élevée et nettement supérieure à celle des courants de traction, même dans les conditions les plus défavorables; D'autre part, dans le cas où les courants de traction retournent par les/deux rails, ils y sont sensiblement en phase, de sorte que leurs effets sur les capt- temrs 6 et 7 s'annulent pratiquement, étant donné que les capteurs sont montés en opposition. Il en résulte que dans tous les cas, le niveau des effets pertur- bateurs est bas par rapport au niveau des effets utiles qui sont provoqués par les courants pulsa-6ires i circulant dans les rails.
En second lieu, le système de l'invention se caractérise par le fait que derrière le véhicule, les impulsions qui se propagent dans les deux rails sont égales comme le représentent les fig. 1 et 2. Il en résulte que si un autre véhicule pénètre dans le canton considéré à la suite de l'essiou 5, ses deux capteurs seront nécessairement le siège de forces électro-motrices opposées qui s'annuleront du fait du couplage représenté des capteurs. En d'autres termes, le deuxième véhicule ne pourra recevoir aucune indication, et cette absence d' indication correspondra nécessairement au signal "arrêt impératif".
Pour montrer que le système de l'invention peut facilement s'adapter à n'importe quelle voie, électrifiée ou non, on décrira, à titre d'exemple, quel-
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ques cas particuliers de son application.
La figure 3 représente le cas d'un canton à traction non électrique dont seul le rail 2 comporte des joints isolants 4. On supposera qu'une source 12 à courant alternatif alimente un transformateur d'entrée t1 du circuit de ¯,voie déjà existant dont un transformateur de sortie t2 alimente un relais de voie 13. Le générateur d'impulsions 10 est branché comme dans la Fig. 1, mais dans l' exemple représenté, les impédances Z et Z2 ont été remplacées par des capacitances C1 et 0 . L'expérience de la Société demanderesse ayant montré que les cour- tes impulsions suivant la Fig. 6 n'affectent pas le fonctionnement des rails de voie, on comprendra que le système décrit se superpose facilement à tout circuit de voie existant ou à tout autre système de signalisation ferroviaire.
Si le schéma de la Fig. 3 est utilisé sur une voie avec la traction à courant continu, le courant de retour I qui circule dans le rail 1 ne peut af- fecter que le capteur 60 Mais on sait que les valeurs de dI/dt des courants de traction sont dans les conditions les plus défavorables très inférieures aux va- leurs élevées de Di/dt qui caractérisent les impulsions émises par le générateur 10, de sorte que le niveau des perturbations pouvant être produites par le cou- rant I reste toujours inférieur à une valeur dangereuse. D'autre part, comme il a déjà été signalé à propos de la Fig. le le récepteur 8 qui fait la discrimina- tion des informations reçues, n'est pas sensible aux variations du courant de traction qui n'ont pas le caractère périodique ni régulier.
Les cas de la traction monophasée sont représentés sur les Fig. 4 et 5.
La fig. 4 est relative à un canton où le retour des courants de trac- tion se fait par un seul rail, celui désigné par 1, et le circuit de voie est a- limenté par une pile 14 en série avec une impédance 15 ; à l'autre extrémité du canton, un relais de voie 13A est directement relié aux rails 1 et 2. Le schéma et le fonctionnement sont analogues à ceux de la Fig. 3.
Si le courant de traction retourne par les deux rails et les cantons adjacents sont réunis par des connexions inductives habituelles T et T2 suivant la Figo 5, le circuit du générateur 10 est branché comme représenté. Dans ce cas, analogue à celui de la Fig. le les demi-enroulements de T2 remplacent les impédances Z1 et Z2.
On comprendra que la variante de la Fig. 2 peut être appliquée dans les cas des Fig. 3, 4 et %, et que le schéma de la Fige 5 est également valable pour la traction à courant continu avec retour par les deux railso
Il est entendu que les exemples de réalisation décrits ci-dessus ne sont pas limitatifs et que diverses modifications sont possibles dans le cadre de la présente invention.
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The present invention, relating to a system ensuring the quasi-continuous repetition of railway signals on board vehicles, is based on the known use of periodic pulses of short duration which propagate in the rails of the blocks and which are inductively picked up by vehicles.
'Its essential object is a simple and efficient repeater system which can be installed and operated on any track, whether electrified or not, this track being able to be fitted or not with any other devices or already existing means of signaling, block, repetition, remote control, counting etc.
According to the invention, due to MM. KOEN, DEBROCK and MOURY, the pulses selectively emitted at variable rates by fixed generators, are transmitted by the rails and received by vehicle sensors, the rails and the sensors being interconnected and associated so as to lower the level of disturbances produced by traction currents and to eliminate the repetition of signals on more than one vehicle, the discrimination of the indications received by that vehicle being effected by a selective and delayed cumulative receiver which is sensitive to periodic and regular effects, but not to transient or short-lived effects.
The other characteristics and advantages of the invention will be better understood by referring to the following description and to the appended drawing in which FIG. 1 is a general simplified diagram of the arrangement which is the subject of the invention; Fig. 2 is a variant; Fig. 3 relates to the application of the invention to non-electrified or electrified direct current tracks; figs. 4 and 5 concern the cases of tracks electrified with single-phase current; Fig. 6 indicates the shape of a pulse.
In fig. 1, we see a section of the track whose rails 1 and 2 are separated from the neighboring sections by insulating joints 3 and 4. A vehicle traveling in the direction of arrow V, carries in front of its first axle 5 and connecting its inductive with each of the rails two sensors 6 and 7 which are connected in opposition, as represented, to a selective apparatus 8 for reception and discrimination; this device is associated with a signaling device 8A which comprises several lamps 18, acoustic warning devices or other indication or control members. These organs are supplied by the device 8 according to the rate or the polarity of the pulses picked up. At the ends of the block, are connected between the rails of the appropriate impedances Z2, Z2, Z3.
As will be seen below, these impedances can be formed, where appropriate, by the windings of the inductive connections or by the impedances of the track circuits, for example;
Between the right-hand end of rail 2 and the midpoint between the impedances Z1 and Z2, located at the other end of the block and inductively coupled to each other, is connected by means of a wire 9 a generator 10 which supplies periodic pulses designated by io This generator can be constituted, for example, according to Belgian Patent No. 540,388, of August 6, 1955, by a suitable electronic device, comprising a capacitor which is periodically discharged by a thyratron.
To fix ideas, we will suppose that this generator supplies the circuit represented with several pulses per second, these pulses being substantially unidirectional, their amplitude is of the order of ten amperes and that their very short duration is l order of 1/1000 of a second as shown, by way of example, in Fig. 6. The impedance Z is relatively high, so that the pulses i practically propagate only along the rail 2 as far as 'to the axle 5, after which they are distributed more or less equally over the two rails 1 and 2 to return to the generator 10 via the two impedances Z1 and Z2, the effects of which cancel each other out, and via wire 9.
As a result, the inductive sensor 6 remains practically inactive, while the sensor 7, influenced by the currents i, supplies the receiver 8 @
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and shows, optically for example, on the device 8A, a signal which corresponds to the caudency of the pulses received.
In order to perform the selective discrimination of the indications according to the cadeaces received by the sensor 7, the receiver 8 can be arranged following the well-known methods and commonly used in radio technology. The receiver may for example include for this purpose selective resonance circuits, or else suitable multivibrator circuits. As a result, the signal appears only after the cumulative reception of some dark pulses having a regular cadence, and the discrimination of the information received is not affected by short transients. duration or non-periodic in nature.
By modifying the condence of the pulses emitted, it is therefore possible to transmit several different indications to the receiver 8 which causes various corresponding signals to appear. Thus, for example, the emission of 12 pulses per second may correspond to the repetition of "free channel"; the pulse of 7 pulses per second may indicate "warning" or "deceleration", 4 pulses per second may indicate "stop and deceleration" and the absence of pulses "stop".
By replacing generator 10 of FIG. 1 by a generator 11 with three terminals which is shown in FIG. 2, the number of indications likely to be transmitted and discriminated can be significantly increased. This generator is arranged to send pulses i1 via rail 2, as before, as well as pulses i2 in the opposite direction via rail 1. Each of these series of pulses acts on one of the sensors 6 or 7 and on the receiver 8 associated with a signaling device 8B.
The operation of the pulses is identical to that of FIG. 1, but by modifying their polarity and their order of succession, one can obtain a very large number of clearly distinct combinations which can be easily discriminated.
The arrangement according to Figs. 1 and 2, as well as their possible modifications, is very advantageous not only from the point of view of its simplicity and efficiency, but also of its great safety. In the first place, this arrangement makes it possible to eliminate the disturbing effects of the traction currents which can circulate in the rails. This elimination is due, on the one hand, to the nature of the pulses used, and on the other hand, to the coupling of the sensors 6 and 7.
As regards the nature of the pulses, the Applicant Company has observed that the value of di / dt of the currents which are supplied by the generators 10 pu 11 is extremely high and clearly greater than that of the traction currents, even in most unfavorable conditions; On the other hand, in the case where the traction currents return through the / two rails, they are substantially in phase there, so that their effects on the sensors 6 and 7 are practically canceled, given that the sensors are mounted in opposition. As a result, in all cases, the level of disturbing effects is low compared to the level of useful effects which are caused by the pulsating currents i flowing in the rails.
Secondly, the system of the invention is characterized by the fact that behind the vehicle, the impulses which propagate in the two rails are equal as shown in FIGS. 1 and 2. It follows that if another vehicle enters the section considered following test 5, its two sensors will necessarily be the seat of opposing electro-motive forces which will cancel out due to the coupling of the sensors shown. . In other words, the second vehicle will not be able to receive any indication, and this absence of indication will necessarily correspond to the "imperative stop" signal.
To show that the system of the invention can easily be adapted to any track, electrified or not, we will describe, by way of example, which
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ques particular cases of its application.
Figure 3 represents the case of a non-electric traction block of which only the rail 2 has insulating joints 4. It will be assumed that an alternating current source 12 supplies an input transformer t1 of the circuit of ¯, already existing track. of which an output transformer t2 supplies a channel relay 13. The pulse generator 10 is connected as in FIG. 1, but in the example shown, the impedances Z and Z2 have been replaced by capacitances C1 and 0. The experience of the Applicant Company having shown that the short pulses according to FIG. 6 do not affect the operation of the track rails, it will be understood that the system described can easily be superimposed on any existing track circuit or any other railway signaling system.
If the diagram of FIG. 3 is used on a track with direct current traction, the return current I which circulates in rail 1 can only affect sensor 60. But we know that the values of dI / dt of the traction currents are in the most unfavorable conditions much lower than the high values of Di / dt which characterize the pulses emitted by the generator 10, so that the level of the disturbances which can be produced by the current I always remains below a dangerous value. On the other hand, as has already been pointed out with regard to FIG. the receiver 8, which discriminates between the information received, is not sensitive to variations in the traction current which are neither periodic nor regular.
The cases of single-phase traction are shown in Figs. 4 and 5.
Fig. 4 relates to a section where the return of the traction currents is effected by a single rail, the one designated by 1, and the track circuit is supplied by a battery 14 in series with an impedance 15; at the other end of the block, a track relay 13A is directly connected to rails 1 and 2. The diagram and operation are similar to those of FIG. 3.
If the traction current returns through the two rails and the adjacent blocks are joined by usual inductive connections T and T2 according to Figo 5, the circuit of the generator 10 is connected as shown. In this case, similar to that of FIG. the half windings of T2 replace the impedances Z1 and Z2.
It will be understood that the variant of FIG. 2 can be applied in the cases of Figs. 3, 4 and%, and that the diagram in Fig. 5 is also valid for direct current traction with return by both railsso
It is understood that the embodiments described above are not limiting and that various modifications are possible within the framework of the present invention.