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Appareil de commande de train
La présente invention concerna de façon générale, un appareil de commande d'un train composé d'un ou plusieurs vé- hicules et se rapporte plus spécialement à un appareil de comman- de de train actionnant automatiquement les vénicules d'après un programme coordonné de départe, de vitesses de marche et d'arrêts pour chaque véhicule par détection des communication!!, des vitesses et des positions de chaque véhicule.
On a déjà utilisé un dispositif de commande de la marche d'un train se composant d'un véhicule ou de plusieurs vé. hicules,remplissant des fonctions de détection et de commande de la position et de la vitesse du train. On a généralement utilisé
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jusqu'ici des dispositifs de détection pour train qui détectent la présence dans les limites d'u n e section de son par- cours. On a aussi utilisé des appareils pour mesurer la vitesse d'un train passant à un endroit donné de son parcours.
Les appareils de commande de train connus ne permet- tent cependant pas demesurerdefaçon continue la vitesse et la position du train et/ou ces appareils de commande .impliquent le mon- tage d'une grandepartie de 1' appareillage sur le véhicule, ce qui aug- mente notablement la complexité et le coût du système entier, sur- tout dans le cas d'applications impliquant un nombre considérable de véhicules puisqu'il faut alors multiplier les appareillages.
L'invention a pour but principal de procurer un appa- reil de commande de train permettant de mesurer de façon con- tinue la position et la vitesse de chaque véhicule avec une s'ou- rite maximum et tout en utilisant un minimum d'appareillage monté sur @e véhicule.
En bref, l'invention procure un système de commande perfectionne dont les appareils de mesure de la vitesse et de la position du train situés le long de la voie permettent à un plus grand nombre de véhicules de circuler en toute sécurité sur une section de voie ou un parcours donné, parce que 1' appareillage de ' voie utilisé peut mieux comparer les vitesses et les positions relatives des différents véhicules tout en pouvant mieux donner des instructions de commande pour faire fonctionner le système de chemin de fer en toute sécurité .
La présente invention permet aussi d'utiliser un seul système de commande pour remplir les fonctions auxiliaires qui ont toujours été remplies séparément jusqu'ici,comme l'identification de chaque train à l'approche desbifurcations, des gares et des gares terminus, la détection du patinage des roues et du glissement des
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roues freinées.et les commandes qui en découlent,,.le fonctionne- ment de logiques d'enclenchement à hauteur des bifurcations en vue d'aiguiller les trains de façon appropriée à l'effet de pouvoir faire varier les vitesses de marche d'un train à l'autre de manié- re à garder les intervalles voulus entre les différents trains è commander,
le contrôle des arrêts on gare et la possibilité de varier les arrêts d'un train à l'autre.
Le système de commande de train selon la présente in- vention comprend des oscillateurs servant à produire une première tonalité déterminée et une seconde tonalité déterminée, ces oscil- lateurs étant portés par chaque train et étant couplés à une ligne conductrice de communication en zi , zag ou crénelée afin de pro- duire des impulsions de commande par couplage et découplage alter- nés du conducteur.
Les impulsions de commande peuvent être comp- 'fées par rapport à un lieu de référence de manière à déterminer la position exacte d'un véhicule à portée d'une ligne de communica- tien déterminée, tandis que la cadence de débit de ces impulsions de commande ou bien le temps séparant les différentes impulsions peut être utilisé comme une indication de la vitesse et des varia tions de vitesse du véhicule. Un poste de voie de commande est prévu pour plusieurs de ces lignes de communication à l'effet de produire des signaux de commande qui sont renvoyés vers chaque véhicule du train par l'intermédiaire de la ligne de communication en zig-zag.
Le poste de voie comprend une commande à programme reliée par fil ou bien on peut utiliser un calculateur numérique d'application Générale contenant des instructions de programme enregistrées pour remplir les fonctions désirées. Le poste de voie comporte un programme interne enregistre pour déterminer les positions et les vitesses différentes du véhicule du train pendant que celui-ci longe chaque ligne ou section de ligne de communica-
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tion déterminée.
Dans le cas d'un réseau de trafic compliqué, on peut utiliser un calculateur central de commande contenant en mémoire un programme désiré de marche des trains, tandis que le ou les postes de voie, suivant le nombre nécessaire, enregistrent dans une mémoire ce que fait en réalité de chaque véhicule en marche pendant que celui-ci longe les différentes sections de ligne de communication.
Chaque changement que l'on désire apporter à la' marche d'un véhicule de train déterminé est calculé à partir des données contenues dans le calculateur central de commande qui sont. comparéesaux données demarc,- réelle du véhicule fournies par le poste de voie couplé, et les signaux de commande de correction résultants servent à faire modifier automatiquement la marche de chaque véhi- cule de train de façon à la conformer au programme désiré.
Le poste de voie est couplé à chaque véhicule de train par l'intermédiaire de sections de ligne en zig-zag ou crénalée se trouvant à hauteur de la partie de la voie sur laquelle le véhicule est proche du poste de voie. Grâce à ces sections de ligne longeant tout le parcours du train,.la position, la vitesse et l'accélération de chaque véhicule sont communiquées au poste de, voie de façon que la marche du véhicule puisse être commandée de la facon voulue.
Il y a un nombre déterminé de ces sections de ligne de communication entre postes de voie successifs et ces sections de ligne joue le rôle de blocs définissant la longueur de voie . sur laquelle un train à la fois peut se trouver Lorsque la fréquence de signal train vers poste de voie et poste de voie vers ti@@n est choisie différente pour les trains successifs,il peut y avoir plus d'un train à la fois sur la même section de ligne de communication. Cependant,pour un réseau déterminé très chargé de trains, il peut être intéressant et, en outre, souhaita-
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ble du point de vue de la sécurité, de ne laisser entrer qu'un train à la fois sur une section.
L'invention réside donc, de façon générale, en un appareil de commande pour commanderautomatiquement un train'se composant d'au moins un véhicule et roulant sur une voie détermi- née, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs sources de signal portées par le train et pouvant produire, de talon continue, des signaux de fréquences différentes, au moins une section de li- gne de communication disposée le long de cette voie déterminée, les sources de signal ayant des antennes pouvant coupler alterna- tivement les sources de signal de fréquences différentes, au fur et à mesure que le train avance sur la voie, avec la section de ligne de communication précitée ou la section de ligne de communi- cation correspondante pour y induire un groupe déterminé d'impul- sions de commande,
et au moins un poste de voie de commande com- prenant un compteur d'impulsions qui est relié à la section ou aux sections de ligne de communication et répondant aux impulsions de commande induites pour déterminer, de façon continue , . la vi- tesse du train en fonction du nombre d'impulsions de commande comp- tées par unité de temps, ainsi que pour déterminer la position du train en fonction du nombre total d'impulsions de commande comptées à partir du moment où le train est entré sur une section déter- minée de la voie.
L'invention ressortira clairemcnt de la description d'une forme d'exécution préférée qui sera donnée ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans les- quels :
La figure 1 représente schématiquement un réseau ty- pique de trafic de véhicules selon la présente invention comportant plusieurs sections de ligne de communication.
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La figure 2 est un graphique donnant une courbe de , vitesse typique désirée pour chaque véhicule du train, ceci en fonction des différentes sections de ligne de communication repré- sentées à la figure 1.
La figure 3 est une coupe transversale d'un système de transport typique montrant la position des lignes de communi- cation relativement aux antennes portées par les véhicules.
Les figures 4A, 4B et 4C constituent ensemble un schéma synoptique montrant les relations fonctionnelles entre un pos te de voie de commande faisant partie de l'appareil de commande de train de l'invention considéré et le mécanisme de commande d'un véhicule couplé à ce poste de voie ainsi qu'aux sections de ligne conductrices crénelées longeant la voie suivie par le véhicule.
La figure 5 représente schématiquement deux véhicules accouplés l'un à l'autre et montre le fonctionnement des interrup- . teurs ut@@isés pour régler l'alimentation des antennes d'émission et de réception.
La figure 6 est une vue partiellement schématique et partiellement en perspective montrant comment le mécanisme de commande d'un véhicule est électriquement couplé à la ligne . cré- nelée, et
La figure 7 montre le couplage entre les antennes d'é- mission d'une part et le conducteur en crénelée d'autre part,ainsi que les impulsions de commande qui en résultent.
DESCRIPTION GENERALE
Dans logeas de l'appareil-.de commande de train décrit, une ligne de communication de forme crénelée est fixée sur la voie de manière à constituer un couplage de transmission entre le poste de voie et le véhicule ou les wagons du train. Lorsque le train passe au-dessus de cette ligne de communication, plusieurs os-
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cillateurs portés par le train produisent des impulsions à une fréquence déterminée et transmettent ces impulsions au poste de voie afin de lui communiquer une information continue et exac- te quant à la vitesse et à la position de chaque train en air-! culation.
Des signaux e commande peuvent aussi être transmis par le poste de voie, au moyen de la ligne de communication, vers une antenne de réception et un équipement de commande portés par le train.. ,
De cette manière, le poste de voie règle automatique- ment la vitesse, le départ et l'arrêt du train, commande l'ouver- ture et la fermeture des portes du train, annonce les mouvements du train, remplit toutes 'les fonctions supplémentaires nécessaires pour la sécurité et pour le service et surveille d'une façon géné- raie le comportement du train.
Une caractéristique importantedu système de commande suivant la présente invention réside en ce qu'il peut être appliqué soità mie ligne principale d'un réseau à tra- fic rapide, soit à un ou plusieurs embranchements parallèles ou bretelles, soit encore au réseau entier comportant plusieurs cir- cuits de trafic.
Si un calculateur central est prévu, celui-ci peut communiquer les instructions de fonctionnement principales au pos- te de voie ou aux postes de voie et recevoir de ceux-ci en retour des informations. Le calculateur central peut consister en un calculateur numérique à grande vitesse avec programme enregistré comportant l'affichage des entrées et des sorties ainsi qu'un é- quipement d'exploitation des données. Son système associé de traitement des données à grande vitesse,du type à l'état solide se charge des communications avec les différents postes de voie, les gares de formation, les gares terminus et les appareillages d'en- clenchement locaux .
Des moyens sont prévus pour permettre au
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dispatching de modifier le programme enregistré et'de se subroger . au : système en fonctionnement, ceci à tout moment.
Le.calculateur centrai de commande, si le système 1'exigea surveille les postes de vole et établit un programme. pour le réseau complet allant de la sortie du garage des trains jusqu)au retrait des véhicules et des trains devenus inutiles a- prés les heures de-pointe. Le calculateur central d'un système de trafic de grande envergure ou, dans le cas d'un système simple, le poste de voie détermine le détail des différentes rames de wa- gons, et son programme consiste à donner le temps d'arrivée et le temps de départ, les différents traies comme les arrêts de train omnibus, les arrêts de train express et les arrêts à brûler,
la destination du train une fois arrivé en gare terminus. ainsi que les références de temps et de lieu utilisées pour la supervision des déplacements des trains. Un seul tableau d'affichage unique peut être utilisé pour représenter toutes les données et tous les paramètres surveillés sur le réseau. Par exemple, sur un tableau- séparé associé à chaque indicateur de position de train et aux différentes gares, apparaissent les pannes du train, les ralentissements, les écarts par rapport à l'horaire et aux intervalles, ainsi que les temps d'arrêt exagérés aux gares.
Des commandes pour le service du dispatching ainsi que pour des communications bilatérales avec les postes de voie, le. personnel :des trains et les passagers se trouvent en face du tableau d'affichage, tandis que des impriman- tes sont prévues pour les écarts du programmeras temps d'arrêts excessifs ,,les actions correctives etc... Des communications supplémentaires sont possibles avec les différents trains par l'intermédiaire de la même ligne de communication en utilisant un système à courant 'porteur FM inductif superposé à chaque section de ligne utilisée pour la communication entre le poste de voie et
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les véhicules des trains.
Lorsqu'il faut plus ,d'un poste de voie pour la quantité d'information à communiquer, ces postes de voie peuvent avoir des domaines qui chevauchent afin d'éviter des incidents comme une panne de poste de voie provoquant une mise hors servies du réseau entier ou des accidents graves. Chaque poste de voie accomplit une routine de diagnostic à des interval- les fréquents pour vérifier les éléments constituants, signalant ce fait au poste de voie voisin.
Dans ce cas, si un poste de voie .devient défectueux, son voisin prend en charge la commande des véhicules dans la section de voie surveillée précédemment par le premier poste de voie et, si une panne se produit dans un calcula- . teur numérique de supervision central éventuellement utilisé, chaque poste de voie peut continuer à fonctionner dans son domaine.
La commande automatique du réseau de trafic est obte- nue en installant sur les véhicules en mouvement des dispositifs de signalisation qui transmettent continuellement des signaux à une fréquence déterminée, par exemple uns fréquence audible, 1 une ligne de'communication de voie ayant une forme crénelée ou une autre forme ondulée,ce fil étant fixé le long de la voie suivie par le véhicule de Manière à se trouver en relation avec les .dispositifs de signalisation portés par les véhicules. Le fil de retour peut suivre l'axe de la ligne crénelée ou bien il peut avoir une forme telle qu'il augmente le couplage de signal désiré.
Les antennes se trouvant à bord des différents véhicules sont ori- entées de façon que l'une se trouve au-dessus et l'autre au-dessous de l'axe et ceci sur une même verticale médiane, ce qui permet d'obtenir un couplage et un découplage différentiel par rapport au fil. Lorsque l'antenne d'émission supérieure passe au-dessus du fil de communication crénelée , un signal maximum à une pre-
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mière fréquence est induit dans le fil, tandis qu'à ce moment l'antenne inférieure induit un signal minimum à une seconde fré- quence dans le fil de communication avec le poste de voie, et vice versa.
Chaque section de ligne de communication est connectée à une ligne de transmission par l'intermédiaire d'un enroulement hy- bride ordinaire bien connu placé le long de la voie. L'autre ex- trémité de la ligne de transmission est connectée à un dispositif de couplage se trouvant près du poste de voie. Les deux signaux à fréquence vocale produits par les oscillateurs du train sont captés par ce dispositif de couplage qui les sépare et les envoie dans des démodulateurs correspondants. Les sorties des démodula- teurs sont des signaux en courant continu ayant soit une intensité de*signal maximum, soit une intensité,de signal minimum.
Ces si- gnaux en courant continu constituent les entrées du poste de voie et sont comptés pour détecter les moments de transmission de ces signaux, , -. compte étant fait en périodes de maximum et de minimum d'intensité des signaux. Si on le désire, les entrées du poste de voie peuvent être constituées par les changements de niveau des deux tonalités de signal. La durée des signaux est évidemment. liée à la vitesse du véhicule. La cadence de changement des si- gnaux de vitesse est une mesure de l'accélération du véhicule.
Comme les créneluresont une longueur connue, le compte de ces si- gnaux de commande détermine* à hauteur de quelle section de ligne de communication déterminée le véhicule de train se trouve. Les nelures ont une longueur comme et leur longueur est constante en tout point.. déterminé de la voie. Cependant, si on désire une plus . grande précision, par exemple pour faire arrêter un train exacte- ment en un point déterminé d'un quai d'une gare, la longueur des crénelures peut être raccourcia .
Dahs le cas ou ni la vitesse ni la position ne sont importantes, les crénelures peuvent être
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très longues,de l'ordre de plusieursdizaines de nôtres . La lon- gueur habituellement utilisée est liée à la longueur du véhicule et peut être de l'ordre de 4,50 à 6'Nôtres .Le début de chaque section de ligne de communication exprima en une distance par rap- port à une borne kilomé@ ique commune est aussi communique au poste de voie afin que celui tache non seulement à hauteur de quelle .section do ligneparticulière du réseau entier se trouve un train déterminé, mais aussi en quel'point de cette section de ligne dé- terminée le train se trouve.
Connaissant l'emplacement exact do tous les trains,la vitesse des trains et leur accélération, le poste de voie peut prendre les décisions logiques néces- saires pour déterminer si chaque train qu'il commande en ce moment doit être accéléré, doit continuer à sa vitesse présente ou doit freiner. Les emplacements des arrêts de gare sont enregistrés dans la mémoire du poste de voie de façon que celui-ci puisse dé- terminer la distance à parcourir et régler le freinage du train pour que celui-ci s'arrête à l'endroit voulu du quai.
Une caractéristique de la présente invention réside en ce que des trains de longueurs différentes peuvent être arrêtez en des points différents d'un même quai. En outre, des trains arrivas à destination peuvent être arrêtés en différents points du quai ou bien sans devoir recourir à desappareillages supplémen- taires.
En outre, si on le désire, le poste de voie peut, par avance déterminer l'emplacement du début de la sec- tion de ligne de communication suivante qui est occupée, ce qui permet d'empêcher que deux trains se trouvent dans la même sec- tion de ligne de communication. Le poste de voie peut aussi par avance, déterminer où se trouve la zone de restriction de . vitesse suivante et pour savoir quelle est la limite de vitesse im-
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posée pour cette zone, Il détermine quel signal de commande doit être envoya au tr&in qui approche afin que celui-ci observe cette restriction de vitesse.
En sa basant sur les trains précédents, les arrêts de gare et les restrictions de vitesse) le poste de voie détermine quelle est ou doit être la. restriction de vitesse présen- te et, connaissant la vitesse du train,,il détermine quels signaux de commande doivent être transmis à chaque train détermine. Cha- que train porto un numéro d'identification lorsqu'il est mis en service ce numéro d'identification ôtant communiqué au poste de vole.
Le poste de voie contient aussi l'emplacement de tous les arrêts et peut donc détermii@er par avance la distance entre le.
-train et chaque arrêt ainsi que les réglages de commande né- cessaires pour respecter ces arrêts. Aprs avoir fait arrêter le train dans une gare, 'le poste de voie dirigera ensuite l'ouver- ture des portes donnant sur le quai. Les portes du train ou les portes de quai dans le cas où les gares ont de telles portes, restent ouvertes aussi longtemps que chaque gare reçoit le signal .d'ouverture de porte, la durée d'ouverture de porte étant déter- minée et emmagasinée au poste de voie .
A la fin du temps-pendant lequel*les portes peuvent rester ouvertes, le signal s'interrompt et les portent se ferment automatiquement, des circuits d'enclenche- ment étant prévus de façon connue sur les commande des moteur pour empêcher que le train ne se mette en marche avant que toutes' les portes ne soient fermées. Le poste de voie fait ensuite ac- célérer le train quittant la gare considérée..
Dans une installation typique, il y a plusieurs sec. tions de ligne de communication. Les sections de ligne de comme- nication sont utilisées pour déterminer l'emplacement et la v@@@ se du train ainsi que pour les communications entre le train et le poste de voie qui peut se contrôler lui-même de manière à dé-
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terminer son propre état de fonctionnement. Lorsque cette rou- tine d'auto-diagnostic est terminée et . qu'une réponse correcte a été donnée, un signal est envoyé en un endroit voulu pour signaler ce fait. Les signaux de commande envoyés par le poste de voie vers le train consistent en un nombre fixe de tonalités audibles codées et envoyées par petits nombres à la fois, par exemple trois sur six.
Lorsque le contrôle de voie a déterminé son propre ré- glage de commande, ce signal est envoyé au circuit de codage qui détermine quels sont les trois émetteurs parmi les six émetteurs de tonalité qui doivent être connectés à la ligne de communica- tion. Les tonalités audibles résultantes sont renvoyées vers le véhicule du train par l'intermédiaire du même fil de communication et d'un enroulement hybride unilisé pour recevoir les signaux de mouvement du train.
Le véhicule comprend une antenne de récep- . tion orientée de manière a recevoir les signaux ininterrompus pro- venant de la ligne de communication de voie, ces signaux étant en- suite séparés et amplifiés par le démodulateur-amplificateur pour être appliqués à une unité de contr6le d'un code à trois unités servent à détermine? que trois signaux et seulement trois signaux ont été reçus. Les trois signaux sont ensuite envoyés vers le dé- codeur et les amplificateurs de puissance pour alimenter les com- . mandes voulues des moteurs, des freins, des portes et des attela- ges.
Dans le cas de trains se composant de plus d'un véhi- cule, seul le circuit d'antenne de réception d'un véhicule est ali- menté de façon qu'après décodage et amplification, un signal de commande soit envoyé de ce véhicule seulement, par exemple le wa- gon de tête, vers tous les autres wagons du train par l'intermé- diaire de lignes placées sur le train. Par conséquent, pour un fonctionnement automatique, seul l'appareil de réception du wagon
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de tête est utilisé et les signaux de commande réels définis par cet équipement sont envoyés par celui-ci à tous les autres wagons.
Afin que le fonctionnement du train soit de toute sé- curité, l'équipement de commande se trouvant sur le train reçoit des signaux ininterrompus du poste de voie, ceci étant fait par l'unité de contrôle du code à trois unités, afin d'arrêter le train au cas où le véhicule en question reçoit moins que les trois 'tonalités audibles envoyées par le poste de voie. En outre, un circuit de contrôle à code de sécurité est monté sur le véhicule afin de recevoir une tonalité audible différente supplémentaire, par exemple une septième tonalité envoyée par le poste de voie, le.début de la transmission de cette tonalité de code de sécurité étant communiqué à la logique du poste de voie pour permettre à celui-ci de commencer la transmission de cette tonalité.
A cha- que interrogation de la ligne de communication une fois qu'il a été déter@@né qu'un signal de commande doit être envoyé vers le train, le poste de voie produit un signal interrompant la trans- mission de cette tonalité. Le circuit de contrôle à code de sé- curité se trouvant à bord du véhicule est sensible au temps de transmission et à l'intervalle entre les transmissions de ce signal et il faut que le circuit des freins de secours retarde le serrage. de ces frein s pendant un temps déterminé après la cessa- tiondelatonalité de sécurité.
Si, pendant cette période de retard, le circuit des freins de secours ne reçoit pas à nouveau un signal de tonalité de sécurité, ce circuit serre les freins de secours et l'interrupteur marche-arrêt de sécurité fait que tout défectuo- sité du système provoque l'arrêt du train quel que soit le moment où ce défaut s'est produit dans le cycle.
A côté de l'appareillage de commande se trouvant à bord -du véhicule, il y a aussi un système de communication travaillantt
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par l'intermédiaire du fil de communication et consistant en un ré- cepteur et un émetteur à fréquence vocale comportant des haut- parleurs et des combinés micro-téléphoniques permettant au dispat, ching de faire des annonces, ce système de communication permet- tant aussi aux passagers d'alerter. le dispatching en cas de né- cessité. Ce système de communication à courant porteur cqmporte aussi un dispositif de surveillance permettant de détecter des ' conditions anormales à bord du véhicule et permettant aussi de transmettre cette information au poste de voie.
En un endroit au moins du réseau, il y aura une plate- forme roulante permettant d'ajouter ou d'enlever des véhicules du parcours. Cette plate-forme roulas@e permettra d'amener un à un des véhicules sur la voie ou de les en enlever, et pourra aussi détacher le véhicule de queue d'un train de un à trois véhicules. Un tel transfert de véhicules ou bien l'ac- tionnement d'interrupteurs d'aiguillages est commandé automati- quement par le poste de voie. La plate-forme roulante sera en- clenchée avec le dispositif de commande afin d'éviter que l'on puisse faire circuler des trains sur la plate-forme roulante lors- que celle-ci n'est pas bien en alignement avec la voie. Un en- clenchement semblable sera prévu pour faire passer le véhicule de la plate-forme roulante vers la voie d'aiguillage.
Dans une installation typique, lorsqu'un véhicule s'est arrêté à hauteur d'un quai de gare, une commande d'ouverture -de porte est donnée qui serre automatiquement les freins du véhicule. Lorsque la commande d'ouverture de porte, cesse, les portes se ferment automatiquement et ce n'est qu'ensui- te que la commande de mise en marche des moteurs desserre les freins et prépare les circuits des moteurs pour la marche. La commande d'accélération est ensuite donnée pour faire avancer le train,
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Le poste de voie surveille l'accélération du véhicule et., lorsque celui-ci a atteint sa vitesse de marche voulue, une commande de 'maintien est produite.
La commande de maintien arrête la montée de l'intégrateur qui produit alors un débit constant pour les re. dresseurs d'alimentation des moteurs. On peut ensuite faire va- rier la vitesse desmoteurssoit par un signal de commande d'accé- lération, soit par un signal de commande de-décélération ;comme précédemment, chacune de ces instructions provoque la montée ou la descente de l'intégrateur jusqu'à la production d'une commande de maintien. Le véhicule porte plusieurs commandes de freins.
Le freinage dynamique est obtenu par une commande d'arrêt desmo- teurs . Un freinage à air comprimé est commandé de la même maniè- re. La serrage , des freins peut être augmenté ou diminué en envoyant des commandes d'augmentation ou de diminution de freinage.
Le ralentissement est ainsi continué jusque interruption par une . commande de maintien qui garde alors le serrage des freins cons- tant . Si la commande d'augmentation de serrage des freins est maintenue, le freinage augmentera jusqu'à un.maximum de manière à arrêter le véhicule en'un temps minimum possible pour les freins.
Les freins de secours sontaerrés s'il n'y a pas de changement dans le signal .d'urgence. De façon typique, le signal d'urgence est une impulsion intermittente, chaque impulsion ayant une durée de,100 millisecondes, suivie d'une interruption d'une durée d'en- , viron 100 millisecondes. Si le signal est absent ou présent pen- dant une durée supérieure à 150 millisecondes, les freins de se- cours sont appliqués et l'arrêt des moteurs est aussi com- mandé automatiquement. La surveillance des différentes opé- rations de commande peat être effectuée en établissant une'con- nexion entre le module de commande du véhicule et le panneau de surveillance et d"urgence.
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P']±SCRIP7:. Ott..'P1'r. !T.:S*
Le dispositif pour Inexécution de la présente invention, tel qu'il est représenté à la figura 1, comprend un réseau de trafic typique comprenant uno voie R passant par plu-
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sieurs gares, une première gare SI et une seconde gai'J 8 2 éttnt .représentées à la figure 1.. La voie R comprend un plon1r er,^.,:wr, , chement 10 'et un second embranchenent 12 suivis par ces =:'air+5 j composes d'un ou de plusieurs véhicules.
Chaque train ., .¯. ùt à la'première gare si et à la seconde gare 821 et Les voyageurs qui ont des destinations directes ou des destinations par corres- pondance peuvent embarquer dans les trains allant dans chaque sens ou en descendre danschacune ds gares, quel'que soit le côté par
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lequel les voyageurs quittent la gara ou s'en ajpràetz*nb, Las .trains se dirigeant vers une gara sont dénoznés ici c'33 trainu zonez tants parmpport à cette gare et les trains quittant cotto éati son'!: ::1.... nona6s ici des trains descendants par rapport ;: ?w citt* za#à.
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chacune des deux gares, il peut t i c prévu des J;ß."'3".: do r±;.Ji'1v:. des trains ete en outre une plata-fcre roulante T ast p*év;u dans ! la gare SI qui peut âtre cotsmandée par des moteurs électriques ou hydrauliques et comporte plusieurs sections de voio que l'en peut déplacer latéralement à volonté pour 1>s û::GIi3 . 4vza la voie principale, à 1.'6fW?'f. de ratirar un véhàcilo le lu voi-3 o. à l'effet d'ajouter un véhicule sur la voie.
Le graphique de la figure 2 représente la courbe de vitesse de chaque train en fonction des courbes et du$ pentes
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des sections de ligne conductrices representdes d'w-1a 5.i.G"a iô#.l:,a- le à la figure 1. Il est souhaitable qua chaque train suive
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la courbe de .. marche représentée à la figure 2 on 1'onùtioa das stations de ligne de communication conductrices disposer 1 g , de la voie. En ce qui concerna la secte-on do 1...e >1>= :v:,..
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culièrement, le train accélère d'une vitesse zéro lorsqu'il quitte une position d'arrêt dans la première gare jusqu'à une vitesse d'environ 10 miles à l'heure à la sortie de la première section conductrfice.
Dans la deuxième section de ligne conductrice, le train continue à accélérer jusqu'à atteindre une vitesse de 20 miles à l'heure, le train maintenant.alors cette vitesse constan- te pendant une partie déterminée du parcours correspondant à une courbe,après quoi le train accélère à nouveau jusqu'à une vitesse d'environ 45 miles à l'heure, à la sortie de la deuxième section de ligne.
Lorsque le train pénètre sur la troisième section de ligne, il continue à accélérer jusqu'à atteindre une vitesse de 50 miles à l'heure, après quoi il commence à ralentir jusqu'à atteindre une vitesse de 35 miles l'heure sur une partie déter- minée de son parcours, après quoi il accélère à nouveau jusqu'à une vitesse d'environ 45 miles à l'heure pour de nouveau commencer à ralen r jusqu'à une vitesse d'environ 35 miles à l'heure, à la sortie de la troisième section de ligne.
Le train continue à ra- ' lentir dans la partie initiale de la quatrième section de ligne jusqu'à atteindre une vitesse de 25 miles à l'heure qu'il maintient , sur une longueur déterminée de son parcours pour ensuite commencer à ralentir jusqu'à une vitesse d'environ 10 miles à l'heure au mo- ment où il quitte la quatrième section de ligne et commence à pé- nétrer dans la deuxième gare . Le train ralentit jusqu'à l'arrêt dans la cinquième section de ligne, de manière à s'immobiliser dans la seconde gare.
Lorsqu'il quitte la seconde gare, le train continuera accélérer, pour le reste de la.cinquième section de li- gne, jusqu'à une vitesse d'environ 10 miles à l'heure et il entame la sixième section de ligne de communication en accélérant jusqu'à une vitesse de 30 miles à l'heure, vitesse qu'il maintient sur une longueur déterminée de son parcours pour ensuite accélérer jusqu'à
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une vitesse de 40 miles à l'heure au moment où. il quitte la sixiè- me section de ligne de communication.
Au début de la septième section de ligne de communication, le train maintient sa vitesse de 40 miles à l'heure pour ensuite commencer à accélérer jusqu'à une vitesse de 50 miles a l'heure et pour ensuite ralentir durant la partie restante de la septième section de ligne et le début de la huitième section de ligne, jusque atteindre une vitesse de
30 miles à l'heure au cours de la huitième section de ligne de com- munication, vitesse qu'il maintient alors pendant un certain temps.
Le train décélère ensuite à nouveau jusqu'à une vitesse de 20 miles à l'heure sur une longueur déterminée de son parcours et ensuite ralentit encore vers la fin de huitième section de ligne de communication. Il pénètre sur la neuvième section de ligne de communication peu avant d'arriver sur la plate-forme roulante si* tuée dans la première gare. A la fin de la neuvième'section de 'ligne, le train s'arrête sur la plate-forme roulante, en vue de tout transfert de véhicule que l'on voudrait effectuer. Cet ho- raire est déterminé en se basant sur une sécurité complète de fonc- tionnement et sur le cas particulier représenté à la figure 1.
La figure 3 représente un véhicule 16 roulant sur les pistes de béton 18 et 20 de la voie. Les conducteurs de communica- tion 22 sont représentés près de la piste de béton 20 intérieure et une antenne 24 portée par le véhicule est représentée en rela- tion fonctionnelle avec les conducteurs.
Les trains sont commandés à partir d'un poste de voie de cammande qgi se trouve en communication bilatérale avec les trains qui 'approchent et est aussi en communication bilatérale avec tout calculateur central de commande éventuellement prévu et non utilisé dans le cas du système de trafic simple représenté à la figure 1. La communication entre les trains et le poste de voie
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de commande s'effectue par l'intermédiaire des sections de ligne conductrice 23 représentées à la figure 4.
Les sections de ligne sont dimensionnées et l'appareil de commande fonctionne de telle ' façon qu'un seul train soit présent à un moment donné sur une sec- tion de ligne quelconque ) cette condition peut cependant être mo- difiée, .si on le désire. Le poste de voie de commande commande tous'les trains se trouvant sur les sections de ligne entrantes entre la gare précédente et l'emplacement du poste de vole de com- : mande. Par exemple, un premier poste de voie de commande situé à la gare S2 commando les véhicules se trouvant sur les sections de ligne conductrices n 1 a n 4, et un deuxième poste de voie de commande situé à la gare Si commande les véhicules se trouvant sur les sections de ligne n 5 à n 9.
Lorsqu'un tram atteint une section de ligne donnée qui est occupée par un train précédent le poste de voie de commande de la gare suivante réglé la comman- de de ce train en approche de façon qu'il ralentisse ou même s'ar- rate afin de l'empêcher d'arriver sur la section de ligne occupée par le train précédent.
Chaque section de ligne se compose d'un fil condvc- tèur isolé déposé le long de la voie,en formant des créneaux.Chaque' : crénelure de la section de ligne comporte une demi-onde supérieure 51 et une demi-onde inférieure 53 ayant, de préférence, la même, longueur, comme la figure .4 le montre. Les demi-ondes 51 et 53 longent sans interruption la voie de façon à constituer chaque section de ligne 23 et se referment électriquement au moyen d'un fil isolé de retour 55.
Le fil 55 peut être disposé à mi-chemin ' des crêtes des demi-ondes 51 et 53, comme la figure 4 le montre ; le fil 55 peut cependant aussi suivre un dessin correspondant. Un enroulement hybride 26 connu et de type conventionnel sert à sept- rer les signaux en fonction de la fréquence et est intercalé dans
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le fil de retour 55.
Typiquement, la distance entre la demi-on- de supérieure 51 t la demi-onde inférieure 53 peut être de l'or- dre de 30 cm. et la longueur de section de ligne peut être d'envi- ron 6 mètres pour les sections de ligne comprises entre gares et de l'ordre de 2,10 m pour les sections de ligne à hauteur et voi- sines des gares,au cours desquelles les trains ralentissent jus- qu'à l'arrêt, Les sections de ligne 23 se succèdent sans inter- ruption, la section de ligne suivante commençant où la section de ligne précédente se termine. Il peut y avoir de façon typique un nombre de quatre sections de ligne ou plus entre deux gares successives...
Comme la figure 4 le montre, chaque véhicule porte un oscillateur A et un oscillateur B. L'oscillateur A 30 repré- sente à la figure 4 fonctionne, de façon typique, . une fréquence de l'ordrede 865 hertz et est connecte, par l'intermédiaire d'un interrupteur de ccuplage 32, à une antenne 34 coopérant avec les demi-ondes 51 de la section de ligne de couplage 23. L'oscilla- teur B 36 a, de façon typique, une fréquence de l'ordre de 1.075 hertz et coopère, par l'intermédiaire d'un interrupteur 38, avec une antenne démission 40 associée aux demi-ondes 53 de la section de ligne de couplage 23.
Les antennes d'émission 34 et 40 peu- vent être suspendues à l'essieu avant de chaque véhicule et sont respectivement couplées de.façon électro-magnétique avec les de- mi-ondes supérieures 51 et les demi-ondes inférieures 53 de la section de ligne 23. Une troisième antenne 42 est suspendue à l'essieu arrière de chaque véhicule et' est couplée électro-magné-. tiquement avec le fil de retour 55.
-Lorsqu'un train donné ne se compose que d'un seul véhicule, les Interrupteurs 32 et 38 sont fermés tous deux de fa- çon que les oscillateurs respectifs 30 et 36 appliquent des signaux
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des deux fréquences à la section de ligne de couplage 23 parcourue par le véhicule* Ces signaux résultent en des impulsions de com- mande constituées par des trains d'ondes alternatifs qui sont transmis vers le poste de voie de commande qui est relié à la section de 'ligne de communication considérée 23. En comptant les impulsions de commande arrivant au poste de voie de commande, on peut déterminer la pétition du train considéré le long d'une section de ligne déterminée.
En outre,, la vitesse de ce train le long de cette section de ligne, peut être déterminée par la pé- riodicité de ces impulsions de commande, tandis que l'accélération et la décélération de ce train peut être tirée de la cadence de variation de cette périodicité,
Chaque véhicula comprend aussi des commandes de match$ et de freinage 44 ainsi qu'un appareil de communication de commande 46 servant à commander ces mécanismes 44.
L'appareil de communi- cation @ commande 46 se trouve en communication avec un poste de vole de commande par l'intermédiaire de l'antenne de réception 42 qui peut être connectée à l'appareil 46 par l'intermédiaire d'un interrupteur 48. L'antenne de réception 42 est une antenne d'é- mission et de réception capable d'émettre du train vers un poste de voie de commande ainsi que du poste de voie de commande vers le train.
Lorsqu'un train se compose d'un seul véhioule, les in- terrupteurs 32, 38 et 48 sont fermés.' Lorsqu'un train se compose de plusieurs véhicules, les interrupteurs 32 et 48 du véhicule de front sont fermés et l'interrupteur 38 du véhicule de queue est fermée tandis que les interrupteurs correspondants de tous les véhicules intermédiaires sont ouverts. Ceci est représenté à la figure 5 pour deux véhicules. De cette manière, le signal audible provenant de l'oscillateur 30 est induit par le véhicule de tête et le signal audible provenant de l'oscillateur 36 est induit par
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léovénicule de queue.
Lorsqu'un poste de voie de commande ne peut plus recevoir des signaux de même durée et au même moment .d'oscillateurs 30 et de l'oscillateur 36,cola signifiiequelesvéhicules du train se sont sépares.
Lorsqu'un t@@in est en mouvement, l'amplitude du si- gnal de commande à la première fréquence provenant de l'oscilla- teur 30 et l'amplitude du signal de commande à la seconde fréquen- ce provenant de l'oscillateur 36 varient entre un maximum et un minimum en fonction de la variation de couplage entre le train et' le fil de communication provoquée par le déplacement du train.
Lorsqu'un poste de voie de commande ne reçoit pas les deux varia- tions, celà signifie que certains ou tous les véhicules d'un train sont arrêtés.
Plusieurs signaux de code de commande de fonction peuvent être envoyés vers un poste de voie de commandé, Pour le codage, six tonalités audibles distinctes ont été choisies pour @être produites à l'endroit d'un poste de voie de commande et sont combinées en groupes de trois tonalités chacun, ce qui donne vingt combinaisons possibles de six tonalités par groupes de trois ; de ces vingt combinaisons, onze sont utilisées pour provoquer le fonctionnement d'un train, Ces signaux de tonalité sont transmis par le poste de voie de commande vers l'appareil de communication de commande 46 par l'intermédiaire de Iranienne de réception 42 se trouvant à bord du train, ces signaux produisant les commandes voulues du train.
Une septième tonalité de sécurité est produite par le poste de voie de commande, particulièrement pour faire fonc- tionner les freins de secours.
L'appareil de communication de commande 46 de chacun des véhicules coopérant avec l'antenne 42, comme les figures 4A et
4B le montrent', comprend- un démodulateur-amplificateur 50 relié à
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l'antenne de réception 42 par l'intermédiaire de l'interrupteur' .
48 afin de recevoir les signaux de tonalité.. précité en provenance du poste de voie de commande. Un contrôleur des codes à trois unités 52 sert à vérifier les codes de tonalité reçus par le démo- dulateur-amplificateur 50 et si le contrôle moritre que,les codes sont corrects, ceux-ci sont transmis vers un décodeur 54 où ils sont décodés. Il y a aussi un contrôleur de code de sécurité 56 au moyen duquel une septième tonalité de sécurité est transmise et, si cette tonalité s'interrompt pour une raison quelconque, les freins de secours sont serrrés par l'intermédiaire de l'ap- pareil de commander des meneurs et des freins.
Parmi les vingt combinaisons de trois tonalités des six signaux de tonalité transmis, onze servent comme , commandes pour actionner des mécanismes de commande du train et, après avoir été décodés dans le décodeur 54, ces signaux sont appliqués aux amplificateurs de puissance respectifs 58, 60, 62, 64, 66; 68, 70,
72, 74, 76 et 78, afin d'effectuer les commandes respectives sui- vantes :
l'amplificateur 58 augmente le freinage, l'amplificateur
60 diminue le freinage, l'amplificateur 62 augmente la vitesse, l'amplificateur 64 diminue la vitesse, l'amplificateur 66 met en ' 'marche les moteurs, l'amplificateur 68 coupe les moteurs, l'amplificateur 70 maintient les moteurs en marche ou maintient le serrage des freins , 1' amplificateur 72 ouvre les portes, l'amplificateur 74 fait avancer le véhicule, l'amplificateur 76 fait reculer le véhicule et l'amplificateur 78 opère' le décrochage d'un véhicule.
Des amplificateurs intégra- teurs 80 at 82 reçoivent les sorties des amplificateurs de puissan- ce 58 et 60 du signal d'augmentation de freinage et du signal de diminution de freinage ainsi que les sorties des amplificateurs 62 et 64 servant respectivement à amplifiele signal d'augmentation,
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de vitesse et le signal de diminution de vitesse, comme la figurer le montre.
L'entrée de chaque amplificateur intégrateur reçoit un signal d'une première polarité ou un signal d'une seconde polari- té et la sortie résultante augmente dans le cas de la première po- larité et diminue dans le cas de la seconde polarité. Par consé- quent, un signal d'augmentation de freinage augmentera le signal de sortie de l'amplificateur intégrateur associé 80, tandis qu'un signal de diminution de freinage diminuera ce signal'à la sortie de l'amplificateur intégrateur associé 80. Ces signaux de sortie permettent de commander le freinage du.véhicule. La vitesse du véhicule est réglée de façon semblable par l'autre amplificateur intégrateur 82.
Les freins qui sont commandés par les signaux d'augmentation et de diminution de freinage provenant du décodeur 54 consistent en des freins à action variable et se composent d'un freinage dynamique effectué par les moteurs de traction et de freins à air comprimé. Le réglage de la vitesse peut être ef- fectué en faisant varier une polarisation qui change le moment au- quel des redresseurs commandés au silicium alimentant le moteur de traction sont rendus conducteurs en fonction du signal provenant de l'amplificateur intégrateur associé 82.
Le freinage maximum est provoqué par le contrôleur de code à trois unités 52 lorsque celui-ci découvre qu'un nombre de tonalités inférieur ou supérieur à trois est transmis pour toute fonction de commande. Les freins de secours sont actionnés par le'contrôleur de code de sécurité: 56 lorsque le signal de tonalité de secours s'interrompt pour une raison quelconque.
L'appareil de communication de commande 46 comprend un système de communication bilatéraleà basse fréquence comprenant un microphone 84,, un haut-parleur 86 et un émetteur et un récepteur à courant porteur harmonique 88. Un voyageur se trouvant à bord
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du véhicule peut communiquer, par l'intermédiaire de ce système, avec un préposé du poste de voie ou même avec un opérateur se trou- vant près du calculateur central de commande-éventuellement utili- sé. Un- tableau de fonctionnement et de surveillance 90 est pré- vu sur 1@ véhicule pour le personnel de service.
Chaque poste de voie de commande comprend plusieurs unités de couplage 92 comme la figure 4C le montre,, chaque unité de couplage correspondant et étant connectée à une section de ligne de communication 23 différente. L'unité de couplage 92 as- ; sociée avec chacune de ces sections de ligne se trouve en commu- nication avec sa section de ligne correspondante par l'intermé- diaire d'un enroulement hybride associé 26. Il y a aussi une u- nité de couplage 92 dans chaque poste de voie de commande qui est reliée à toutes les sections de ligne de communication 23 du côté descendant du poste de voie et une autre unité de couplage 92 est connecta' aux sections de ligne immédiatement adjacentes 23 se trouvant du côté montant par rapport à la gare précéd;ant celle con- tenant le poste de voie.
L'enroulement hybride 26 a pour rôle de. séparer les signaux entrants provenant du véhicule des signaux de commande envoyés vers le véhicule coopérant avec le poste de voie. , Dans les unités de couplage 92, les signaux sont séparés des signaux entrants provenant de l'émetteur et du récepteur à courant porteur harmonique 88 dans chaque véhicule. En outre, le poste de voie comprend un système de communication à basse fré- quence 94 qui est en communication avec toutes les unités,de cou- plage 92.
Un démodulateur 96 est associé à chaque unité de cou- plage 92 de manière à démoduler les signaux reçus par l'unité de couplage particulière considérée et produit une sortie en courant continu ayant une forme d'onde rectangulaire et correspondant aux
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signaux produits par chaque antenne d'émission 34 et 40. Lorsque l'antenne d'émission 34 ou l'antenne d'émission 40 longe une de- mi-onde 51 ou 53 de la section de ligne de communication en cré- neaux23, l'amplitude du courant continu est élevée, et lorsque l'antenne déterminée est éloignée de la demi-onde suivante, l'am- plitude est faible mais peut être distinguée d'un signal zéro.
' Deux signaux électriques de forme d'onde rectangulaire sont ainsi produits et on peut en tirer les données relatives au mouvement instantané du train et à sa distance par rapport au poste de voie , précédent. Ces deux ondes rectangulaires, l'une correspondant à la fréquence de l'oscillateur 30 et l'autre correspondant à la fré- quence de l'oscillateur 36, doivent être indépendantes entre elles.
Le poste de voie de commande comprend un explorateur d'entrées 98 qui explore périodiquement et successivement les sor- fies des démodulateurs 96. De façon typique, les signaux de tou- tes les sections de ligne montantes par rapport à un poste de voie déterminé pourraient être explorés à des fins de commande, et aus- si toutes les sections de ligne descendantes par rapport à ce-pos- te de voie pourraient être explorées, de sorte que le poste de voie possède toutes les informations relatives aux trains se trou- vant du côté descendant afin de coordonner ces informations avec des informations relatives aux trains que ce poste de voie com- mande.
Jusqu'à trente-deux démodulateurs peuvent appliquer leurs sorties à un seul explorateur d'entrées, certains de ces dé- modulateurs pouvant produire des signaux d'entrée simultanément.
L'explorateur a un pouvoir de résolution suffisant pour compter chaque variation de niveau d'entrée de chaque oscillateur 30 à 36 ainsi que pour compter le nombre de variations que ces entrées subissent. Dans un cas typique, l'explorateur d'entrée doit être
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capable d'explorer les entrées provenant des oscillateurs 30 et
36 en 17 millisecondes environ.
Le poste de voie de commande représenté à la figure
4C comprend une mémoire 100 qui reçoit et garde des donnée$ prove- nant d'un calculateur central de commande éventuellement utilisé et coopère avec l'explorateur d'entrées 98 à l'effet de commander les trains du côté entrant du poste' de voie.
Cette mémoire des entrées contient les données suivantes (1) le nombre total de crénelures de chaque section de ligne de communication 23, (2), l'emplacement physique du début de chaque section 23, (3) la lon- gueur de chaque crénelure de chaque section de ligne 23, (4) l'em- placement des points d'arrêt le l@ng des quais de gare en.termes de sections de ligne de communication 23, (5) l'emplacement instan- tané de tous les trains se trouvant sous la commande du poste de voie, (6) la vitesse de chaque train commandé par ce poste de voie, (7) l'accélération de chaque train commandé par le poste de voie, (8) l'emplacement et la vitesse maximum aux endroits à restriction de vitesse se trouvant sous la commande d'un poste de voie déter- miné, (9)
le temps d'arrêt en gare pour la gare associée au poste de voie, (10) les numéros d'identification des trains, (11) la longueur de chaque train se t@ouvant sous commande à n'importe quel moment, (12) l'emplacement, la vitesse, l'accélération, la longueur et le numéro de tous les trains se trouvant sous la commande des postes de voie voisins, (13) toutes données ou instructions requi- ses pour l'explorateur d'entrées98 associé au poste de voie consi- déré.
Le poste de voie comprend aussi une unité de commande
102 qui reçoit des informations de commande provenant de l'explora- teur d'entrées98 et le la mémoire 100. L'explorateur d'entrées débite des données relatives au comportement réel des trains et la mémoire 100 débite des données relatives au comportement désiré
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des traças. L'unité de commande 102 procure des données pour des signaux de commande à l'effet de''remplir essentiellement les fonctions suivantes : 1. Commande d'accélération ou de ralentissement de chaque train se trouvant sous la commande de poste de voie.
,2. Commande du temps de parcours de chaque train d'une gare à la suivante.
3. Commande de la vitesse de chaque train aux endroits où il 1 a restriction de vitesse.
4. Empêcher un train suivant de pénétrer dans une zone corres- pondant à une section de ligne de communication 23 déjà oc- , oupée par un train précédent..
5 5. Eviter des collisions entre trains.
6. Détecter des dislocations de rames.
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'7. Pos1tionnOfl"'nt d'un train dans une gare où la montée et la descente des voyageurs est permise.
8, Commande de la durée d'ouverture des portes du train, cette commande pouvant être effectuée en fonction de données du programme enregistré dans la mémoire 100 ou en comptant le nombre de voyageurs qui passent par un tourniquet dans une ga re de voyageurs, 9. Auto-contréle.
10. Détermines' l'état des postes de voie voisins afin de voir s'il n'est pas nécessaire de reprendre leurs fonctions en charge à cause d'une mise hors d'action d'un poste de voie voisin.
11. Transmission d'informations vers les-postes de voie voisins
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en ce qui concerrl'3danti,tication,:,'mpa.aement' la vitesse et l'accélération du premier et du dernier trains occupant le groupe de sections de ligne se trouvant sous la commande d'un poste de voie donné.
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, Le poste de voie comprend une unité arithmétique 104 qui effectue des calculs desdifférents genres nécessaires pour la commande des trains se trouvant sous la commande du poste de voie. Comme calculs typiques effectués sous la direction de l'u- nité de commande, on peut citer t
1. Compter les signaux de démodulateur aux fréquences respecti- ves de l'osoillateur 30 et de l'oscillateur 36, et enregis- trer le moment où sesnsignaux se produisent.
2. Calculer l'emplacement, la vitesse et l'accélération de chaque train se trouvant sous la commande d'un poste de voie donné.
3. Calculer la distance par rapport à l'arrêt suivante par rapport à la zone suivante à restriction de vitesse, par rapport au train@@suivant et par rapport à la section de ligne de communication 23 du train précédent, afin que cha- que train sous commande puisse être arrêté de façon appro- praées.
4. Calculer la vitesse et l'emplacement de chaque train du ré- seau,
5. Calculer le temps qui s'est écoulé depuis que chaque train a quitté la dernière gare et vérifier si le train est en avance ou en retard sur son horaire.
6. Calculer le réglage des commandes ou l'accélération et le ralentissement de chaque train.
7. Calculer la différence entre le temps pendant lequel les por- tes de chaque train sont réellement ouvertes et la temps d'ouverture théorique de ces portes.
Le poste de voie de commande comprend aussi une unité de sortie 106 qui reçoit des informations de l'unité de commande 102, de l'unité de mémoire 100 et de l'unité arithmétique 104, et qui garde momentanément en mémoire des Informations qui doivent
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être transmises par la poste de voie. L'unité de sortie 106 se trouvant sous la commande d'un calculateur central de commande é- ventuellement utilisé transmet les vitesses et accélérations dési- rées de tous les trains sous la commande du poste de voie considéré.
Le poste de voie comprer . aussi un Codeur 108 et un émetteur de to- nalités 110. Ce dernier comprend sept générateurs de tonalités audibles, dont six peuvent être combinés suivant vingt combinai- sons de trois tonalités chacune. Le codeur 108 sous la commande de l'unité de sortie 106 établit les combinaisons voulues de tona- lités audibles, à transmettre. Le codeur 108 commande la trans- mission de la septième tonalité de sécurité.
Chaque poste de voie comprend une unité de porte 112 et plusieurs amplificateurs 114. @aque amplificateur 114 est relié à l'enroulement hybride 26 d'une section de ligne 23 diffé- rente. L'unité de porte 114 est synchronisée par rapport à l'ex- . plorateur d'entrées 98 de façon que, lorsque l'explorateur d'entrés explore une section de ligne déterminée, l'unité de porte 114 cor- respondant à cette section de ligne laisse passer des informations de commande vers un véhicule se trouvant sur la section de ligne considéréc par l'intermédiaire de l'unité de commande 114 appro- priée.
Lorsqu'un train donné sort de la première gars S1, le poste de voie, qui se trouve probablement à hauteur de cette préside gare S1, transmet les données relatives à ce train, son horaire requis, la vitesse et le nombre de véhicules du train,vars la mémoire 100 du poste de voie suivant se trouvant dans la gare S2.
Le train est ensuite pris en charge par le poste de voie cité en dernier lieu et sa vitesse, son accélération et za position sont contrôlées par ce dernier poste de voie et sont modifiées suivant les nécessités. Les trains successifs sont pris en charge de façon semblable par le second poste de voie correspondant à la gare
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suivante lorsqu'ils quittent la première gare 81 et sont comman- dés pendant leur parcours de la même façon.
Lorsque le premier train arrive à la seconde gare, il est arrêté et ses portes sont ouvertes pendant un temps doter- ' miné pour permettre la montée et la descente des voyageurs.' Les portes sont ensuite fermées et le train se remet en marche vers la gare suivante, sous la commande du poste de vole associée à la gare suivante.
Si le train ne suit pas son horaire à cause d'un re- tard exagéré à hauteur de la seconde gare, le poste de voie asso- cié à la gare suivante commande le train pendant que celui-ci se dirige vers la gare suivante de manière à augmenter sa vitesse et réduire les effets de freinage imposés par des restrictions de vitesses fixes, afin de regagner le temps perdu. 'Le train sui- vant devant quitter la première gare est commandé de même par le poste de vole de la première gare jusqu'à ce qu'ilaitdépassé cette première gare et est ensuite pris en charge par le poste de voie de la gare suivante.
Il va de soi qu'une forme d'exédution du système de transport suivant la présente invention peut comprendre un plus grand nombre de gares ainsi qu'un nombre de poste de voie de commande aussi élevé qu'il le faut pour la complexité pratique du réseau considéré, chaque poste de voie servant à commander le déplacement et le fonctionnement des trains s'approchant et s'é- loigant de celui-ci.
, Si un train quelconque se trouvant sur la voie se met en retard sur son horaire, il peut être souhaitable que les autres trains soient commandés de façon à suivre un horaire en corres- pondance avec l'horaire retardé du premier train en retard, afin de maintenir le tout dans les limitas de sécurité du réseau. La commande de la plate-forme roulante et de la première gare peut être déterminée par un calculateur central de commande ou bien ,
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par un poste de voie de commande qui est réglé de façon corres- pondante, afin que le dispatching des trains quittant la plate-for- me roulante soit retardé en conséquence.
Dans le cas d'un retard excessif, des trains peuvent être envoyés vers toutes plates-for- mes roulantes intermédiaires supplémentaires afin de prendre les passagers se trouvant au delà de la première gare terminus. Les horaires de ces trains sont aussi réglés par les postes de voie associés de la même façon que pour les trains quittant la première gare terminus.
La figure 5 représente un premier véhicule 200 phy- siquement accouplé à un second véhicule 202 par l'intermédiaire d'un attelage 204, ceci à l'effet de montrer de fonctionnement des interrupteurs de commande. Comme la figure 5 le montre, seule l'antenne d'émission 34 du premier véhicule 200 est connec- '.tée à l'oscillateur 30 porté par le véhicule 200, par l'intermé- . diaire de l'interrupteur 32. L'antenne d'émission 40 du premier véhicule n'est pas reliée par l'interrupteur ouvert 38 à cause de l'attelage 204 du train. L'antenne d'émission et de réception , 42 de premier véhicule fonctionne au travers de l'interrupteur 48 du premier véhicule 200.
En ce qui concerne le véhicule 202, 'l'antenne d'émission 34 n'est pas en fonctionnement par l'intermé- diaire de l'interrupteur ouvert 32, celui-ci ayant été ouvert par l'attelage 204 du véhicule. L'antenne d'émission 40 est connectée' par l'interrupteur 38 fermé du véhicule 202, à l'oscillateur à basse fréquence 36 porté par le véhicule 202.
. L'antenne 42 n'est pas connectée par l'interrupteur 48 du véhicule 202 qui est ouvert.
La figure 6 représente une section de ligne de commu- nication de ligne conductrice 23 montée sur la voie, une première demi-onde 51 étant inductivement couplée à l'antenne d'émission 34, tandis qu'une deuxième demi-onde 53 est inductivement couplée à
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1 antenne d'émission 40. Le conducteur de retour 55 de la sec- tion de ligne de communication 23 est inductivement couplé à l'an- tenne 42 portée par le véhicule.
La figure !-montre la production d'impulsions de com- mande sous Inaction des antennes d'émission 34 et 40 agissant par couplage sur les demi-ondes rectangulaires 51 et 53 de la section de ligne conductrice de communication 23. La courbe A représen- te le signal de tonalité audible de 865 hertz qui est appliqué à l'antenne d'émission 34. La courbe B représente le signal de tonalité sudible de 1075 hertz qui est appliqué à l'antenne d'é- mission 40. La courbe C représente l'énergie résultante induite dans la ligne de communication 23.
Des circuits analogiques ap-. propriés sont prévus pour faire passer l'onde rectangulaire de sortie C par un filtre passe-bas qui produit une tension ou un courant continu filtré ayant des impulsions pouvant être comptées' par des- ircuits numériques utilisés. En utilisant des ondes de forme rectangulaire, on peut utiliser le même système pour les in- formations de vitesse et de position des trains. Les signaux ré- sultants filtrés, amplifiés et redressés sont représentés par les courbes D et E.
Dans l'appareil de commande de train de la présente invention, l'appareillage prenant les décisions se trouve dans le pos- te de voie le long du parcours du train, de façon à lui permettre d''émettre uniquement de simples signaux de commande pour faire mar- ' cher le trains De cette manière, 11. faut un minimum d'appareillage à ' bord du train et cet équipement peut être enfichable afin d'encore simplifier l'installation et augmenter la souplesse de . celle-ci.
Quoiqu'une forme d'exécution préférée de l'invention ait été décrite ci-avant et représentée aux dessins annexés, l'in- vention n'y est aucunement limitée, car de nombreuses modi -
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fications peuvent y être apportées sans sortir du cadre de la présente invention,' Par exemple, il est posible d'inverser le sens de trafic des trains sur une voie sans devoir ajouter aucun équipement supplémentaire. On peut aussi concevoir qu'il y ait plus d'un poste de voie de commande dans une gare donnée tandis que certaines gares ou toutes les autres gares n'ont pas de pos- tas de voie de commande.
REVENDICATIONS.
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1. Appareil de commande pour commander automatiquement un train composé d'au moins un véhicule et suivant une voie déterminée, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs sources de signaux portées par le train et servant à produire de façon inninterrom- pue des signaux à différentes fréquences, au moins une ligne de communication mise en place le long de cette voie, les sour- ces de signaux ayant des antennes pouvant coupler alternative- ment, lorsque le train suit cette voie, les sources de signaux de différentes fréquences à la ligne de communication précitée ou à la ligne de communication correspondante afin d'y induire un groupe déterminé d'impulsions de commande,
et au moins un poste de voie de commande comprenant un compteur d'impulsions connecté à la ou les lignes de communication et répondant aux impulsions de commande y induites pour déterminer de façon inin- terrompue la vitesse du train en fonction du nombre d'impulsions de commande comptéas par une unité de temps donnée, ainsi que laposition du train en fonction du nombre total d'impulsions de commande comptées à partir du moment où le train pénètre sur une section déterminée de la voie.
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Train control unit
The present invention relates generally to a control apparatus for a train composed of one or more vehicles and relates more especially to a train control apparatus automatically actuating the venicles according to a coordinated program of departure, running and stopping speeds for each vehicle by detection of communications !!, speeds and positions of each vehicle.
A device for controlling the movement of a train consisting of one vehicle or several ves has already been used. hicles, performing the functions of detecting and controlling the position and speed of the train. We generally used
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until now train detection devices which detect the presence within the limits of a section of its route. Devices have also been used to measure the speed of a train passing at a given point in its route.
Known train control apparatuses do not, however, permit continuous measurement of the speed and position of the train and / or these control apparatuses involve the mounting of a large part of the apparatus on the vehicle, which increases - notably underlines the complexity and the cost of the entire system, especially in the case of applications involving a considerable number of vehicles since it is then necessary to multiply the equipment.
The main object of the invention is to provide a train control apparatus making it possible to continuously measure the position and speed of each vehicle with maximum openness and while using a minimum of equipment. mounted on the vehicle.
In short, the invention provides an improved control system whose train speed and train position measuring devices along the track allow a greater number of vehicles to travel safely on a section of track. or a given route, because the track equipment used can better compare the speeds and relative positions of different vehicles while being able to give better control instructions for operating the railway system safely.
The present invention also makes it possible to use a single control system to fulfill the auxiliary functions which have always been fulfilled separately until now, such as the identification of each train as it approaches junctions, stations and terminal stations, detection wheel spinning and slippage
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braked wheels. and the resulting controls ,,. the operation of interlocking logics at the bifurcations in order to direct the trains in an appropriate manner in order to be able to vary the running speeds of a train to another so as to keep the required intervals between the different trains to be ordered,
the control of stops on station and the possibility of varying the stops from one train to another.
The train control system according to the present invention comprises oscillators for producing a first determined tone and a second determined tone, these oscillators being carried by each train and being coupled to a conductive communication line in zi, zag or crenellated to produce control pulses by alternate coupling and decoupling of the conductor.
The control pulses can be counted relative to a reference locus so as to determine the exact position of a vehicle within range of a determined communication line, while the rate of flow of these pulses control or the time between the different pulses can be used as an indication of the speed and variations in speed of the vehicle. A control track station is provided for several of these communication lines for the purpose of producing control signals which are sent back to each vehicle in the train via the zig-zag communication line.
The track station has a wired program control or a general application digital computer containing stored program instructions can be used to perform the desired functions. The track station has an internal program stored to determine the different positions and speeds of the train vehicle as it travels along each line or section of communication line.
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tion determined.
In the case of a complicated traffic network, it is possible to use a central control computer containing in memory a desired train running program, while the track station (s), depending on the number required, store in a memory what actually makes each vehicle moving as it runs along the various sections of communication line.
Each change that it is desired to make in the running of a particular train vehicle is calculated from the data contained in the central control computer which is. compared to the actual road data of the vehicle supplied by the coupled track station, and the resulting correction control signals serve to automatically modify the speed of each train vehicle to conform to the desired program.
The track post is coupled to each train vehicle via zig-zag or crenal line sections located at the portion of the track on which the vehicle is near the track post. By virtue of these sections of line running along the entire course of the train, the position, speed and acceleration of each vehicle are communicated to the track station so that the running of the vehicle can be controlled as desired.
There is a determined number of these sections of communication line between successive track stations and these line sections act as blocks defining the track length. on which one train can be at a time When the signal frequency train to track station and track station to ti @@ n is chosen different for successive trains, there can be more than one train at a time on the same section of communication line. However, for a determined network with a heavy load of trains, it can be interesting and, moreover, desirable.
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From a safety point of view, to allow only one train to enter a section at a time.
The invention therefore resides, in general, in a control apparatus for automatically controlling a train consisting of at least one vehicle and running on a determined track, characterized in that it comprises several signal sources carried by the train and being able to produce, continuously, signals of different frequencies, at least one section of communication line disposed along this determined path, the signal sources having antennas which can alternately couple the signal sources of different frequencies, as the train advances on the track, with the aforementioned section of the communication line or the corresponding section of the communication line to induce therein a determined group of control pulses,
and at least one control channel station comprising a pulse counter which is connected to the communication line section or sections and responsive to the induced control pulses to continuously determine. the speed of the train as a function of the number of control pulses counted per unit of time, as well as to determine the position of the train as a function of the total number of control pulses counted from the moment when the train is entered on a specific section of the track.
The invention will emerge clearly from the description of a preferred embodiment which will be given below, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 schematically represents a typical vehicle traffic network according to the present invention comprising several communication line sections.
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Figure 2 is a graph showing a typical desired speed curve for each vehicle in the train, as a function of the different communication line sections shown in Figure 1.
Figure 3 is a cross section of a typical transportation system showing the position of communication lines relative to antennas carried by vehicles.
FIGS. 4A, 4B and 4C together constitute a block diagram showing the functional relationships between a control track station forming part of the train control apparatus of the invention under consideration and the control mechanism of a vehicle coupled to this track post as well as the crenellated conductor line sections along the track followed by the vehicle.
Figure 5 shows schematically two vehicles coupled to each other and shows the operation of the interrup-. used to regulate the power supply of the transmitting and receiving antennas.
FIG. 6 is a partially schematic and partially perspective view showing how the control mechanism of a vehicle is electrically coupled to the line. crane, and
FIG. 7 shows the coupling between the transmitting antennas on the one hand and the crenellated conductor on the other hand, as well as the resulting control pulses.
GENERAL DESCRIPTION
In the logeas of the train control apparatus described, a crenellated communication line is fixed on the track so as to constitute a transmission coupling between the track station and the vehicle or wagons of the train. When the train passes over this line of communication, several bones
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Cillators carried by the train produce pulses at a determined frequency and transmit these pulses to the track station in order to communicate continuous and accurate information to it as to the speed and position of each train in the air! culation.
Control signals can also be transmitted by the track station, by means of the communication line, to a receiving antenna and control equipment carried by the train ..,
In this way, the track station automatically regulates the speed, start and stop of the train, controls the opening and closing of the train doors, announces the movements of the train, performs all the additional functions. necessary for safety and service and generally monitors the behavior of the train.
An important feature of the control system according to the present invention resides in that it can be applied either to the main line of a high-speed network, or to one or more parallel branches or bridges, or to the entire network comprising several. traffic circuits.
If a central computer is provided, it can communicate the main operating instructions to the track substation or to the track stations and receive information from them in return. The central computer may consist of a high speed digital computer with a stored program comprising the display of inputs and outputs as well as equipment for processing the data. Its associated high-speed, solid-state type data processing system takes care of communications with the various track stations, training stations, terminal stations and local switching gear.
Means are provided to enable the
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dispatching to modify the registered program and to take over. au: system in operation, at any time.
The central control computer, if required by the system, monitors the flight stations and establishes a program. for the complete network, from the exit of the train garage to the withdrawal of vehicles and trains which are no longer needed during rush hour. The central computer of a large-scale traffic system or, in the case of a simple system, the track station determines the details of the different sets of wagons, and its program consists of giving the arrival time and the departure time, the various routes such as omnibus train stops, express train stops and burnt stops,
the destination of the train once it arrives at the terminus station. as well as the time and place references used for the supervision of train movements. A single, single display board can be used to represent all data and parameters monitored on the network. For example, on a separate table associated with each train position indicator and the various stations, train breakdowns, slowdowns, deviations from the schedule and intervals, as well as exaggerated stopping times appear. at stations.
Orders for the dispatching service as well as for bilateral communications with the track stations, the. staff: trains and passengers are in front of the display board, while printers are provided for deviations from programming, excessive downtime, corrective actions, etc. Additional communications are possible with the different trains via the same communication line using an inductive FM carrier current system superimposed on each section of line used for communication between the track station and
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train vehicles.
When more than one track station is needed for the amount of information to be communicated, these track stations may have overlapping domains to avoid incidents such as a track station failure causing the station to be taken out of service. entire network or serious accidents. Each track station performs a diagnostic routine at frequent intervals to verify component parts, signaling this fact to the neighboring track station.
In this case, if a track station becomes defective, its neighbor takes over the control of the vehicles in the section of track previously monitored by the first track station and, if a failure occurs in a computer. central supervision digital tor if used, each track station can continue to operate in its area.
Automatic control of the traffic network is obtained by installing signaling devices on moving vehicles which continuously transmit signals at a determined frequency, for example an audible frequency, 1 a track communication line having a jagged shape. or another wavy shape, this wire being fixed along the path followed by the vehicle so as to be in relation with the signaling devices carried by the vehicles. The return wire can follow the axis of the crenellated line or it can be shaped such that it increases the desired signal coupling.
The antennas on board the various vehicles are oriented so that one is above and the other below the axis and this on the same median vertical, which makes it possible to obtain a coupling and differential decoupling with respect to the wire. When the top transmitting antenna passes over the crenellated communication wire, a maximum signal at a pre-
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The first frequency is induced in the wire, while at this moment the lower antenna induces a minimum signal at a second frequency in the communication wire with the track station, and vice versa.
Each section of communication line is connected to a transmission line through an ordinary well-known hybrid winding placed along the track. The other end of the transmission line is connected to a coupling device located near the station. The two voice frequency signals produced by the oscillators of the train are picked up by this coupling device which separates them and sends them to corresponding demodulators. The outputs of the demodulators are direct current signals having either a maximum signal strength or a minimum signal strength.
These direct current signals constitute the inputs of the track station and are counted to detect the moments of transmission of these signals,, -. account being made in periods of maximum and minimum signal intensity. If desired, the track station inputs can be made up of the level changes of the two signal tones. The duration of the signals is obviously. related to vehicle speed. The rate of change of speed signals is a measure of vehicle acceleration.
Since the crenellations are of a known length, the count of these control signals determines * at which specific section of communication line the train vehicle is located. The nelures have a length as and their length is constant at all determined point of the track. However, if you want more. high precision, for example to stop a train at an exact point on a station platform, the length of the crenellations can be shortened.
In the event that neither speed nor position is important, the crenellations may be
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very long, of the order of several tens of ours. The length usually used is related to the length of the vehicle and can be of the order of 4.50 to 6 'Ours. The start of each section of communication line expressed in a distance from a kilometer post. A common train is also communicated to the track station so that it not only spots at which section of the particular line of the entire network a particular train is located, but also at which point of this section of the line the train is located. find.
Knowing the exact location of all the trains, the speed of the trains and their acceleration, the track station can make the logical decisions necessary to determine whether each train it is currently controlling should be accelerated, should continue at its speed. speed present or should brake. The locations of the station stops are saved in the track station memory so that the latter can determine the distance to be traveled and adjust the braking of the train so that it stops at the desired point on the platform. .
One feature of the present invention resides in that trains of different lengths can be stopped at different points on the same platform. In addition, trains arriving at their destination can be stopped at different points on the platform or without having to resort to additional equipment.
In addition, if desired, the track station can in advance determine the location of the start of the next section of the communication line which is occupied, thereby preventing two trains from being in the same. communication line section. The track station can also determine in advance where the restriction zone is located. next speed and to find out what is the next speed limit
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posed for this zone, It determines which control signal must be sent to the approaching tr & in so that it observes this speed restriction.
Based on previous trains, station stops and speed restrictions) the track station determines which is or should be there. speed restriction present and, knowing the speed of the train, it determines which control signals should be transmitted to each train. Each port has an identification number when it is put into service, removing this identification number from the cockpit.
The track post also contains the location of all the stops and can therefore determine in advance the distance between the.
-train and each stop as well as the control settings necessary to comply with these stops. After having stopped the train at a station, the track station will then direct the opening of the doors leading to the platform. Train doors, or platform doors in the case where stations have such doors, remain open as long as each station receives the door opening signal, the door opening time being determined and stored. at the track post.
At the end of the time during which * the doors can remain open, the signal is interrupted and the doors close automatically, interlocking circuits being provided in a known manner on the motor controls to prevent the train from falling. starts up before all the doors are closed. The track station then accelerates the train leaving the station in question.
In a typical installation, there are several sec. lines of communication. The description line sections are used to determine the location and speed of the train as well as for communications between the train and the track station which can control itself so as to de-
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complete its own operating state. When this self-diagnostic routine is completed and. that a correct answer has been given, a signal is sent to a suitable location to report this fact. The control signals sent from the track station to the train consist of a fixed number of audible tones coded and sent in small numbers at a time, for example three out of six.
When the lane control has determined its own control setting, this signal is sent to the coding circuit which determines which three out of the six tone transmitters are to be connected to the communication line. The resulting audible tones are fed back to the train vehicle through the same communications wire and a hybrid coil unilized to receive the train movement signals.
The vehicle includes a receiver antenna. tion oriented to receive uninterrupted signals from the track communication line, these signals then being separated and amplified by the demodulator-amplifier to be applied to a control unit of a three-unit code. to be determined? that three signals and only three signals have been received. The three signals are then sent to the decoder and the power amplifiers to power the com-. required motors, brakes, doors and couplings.
In the case of trains consisting of more than one vehicle, only the receiving antenna circuit of a vehicle is supplied so that after decoding and amplification, a control signal is sent from this vehicle. only, for example the lead wagon, to all the other wagons of the train by the intermediary of lines placed on the train. Therefore, for automatic operation, only the receiving device of the wagon
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head is used and the actual control signals defined by this equipment are sent by it to all other cars.
In order to ensure safe operation of the train, the control equipment on the train receives uninterrupted signals from the track station, this being done by the three-unit code control unit, in order to stop the train in case the vehicle in question receives less than the three audible tones sent by the track station. In addition, a security code control circuit is mounted on the vehicle to receive an additional different audible tone, for example a seventh tone sent from the track station, on the start of transmission of that security code tone. being communicated to the logic of the track station to allow it to start transmitting this tone.
Each time the communication line is polled after it has been determined that a control signal is to be sent to the train, the track station generates a signal interrupting the transmission of that tone. The safety code control circuit in the vehicle is sensitive to the transmission time and to the interval between transmissions of this signal, and the emergency brake circuit must delay application. of these brakes for a determined time after the end of the safety non-parallel.
If, during this delay period, the emergency brake circuit does not receive a safety tone signal again, this circuit applies the emergency brakes and the safety on-off switch causes any fault in the system. causes the train to stop regardless of when this fault occurs in the cycle.
Next to the control equipment on board the vehicle, there is also a working communication system.
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by means of the communication wire and consisting of a receiver and a voice frequency transmitter comprising loudspeakers and micro-telephone handsets allowing the dispat, ching to make announcements, this communication system also allowing passengers to alert. dispatching if necessary. This carrier current communication system also includes a monitoring device making it possible to detect abnormal conditions on board the vehicle and also making it possible to transmit this information to the track station.
In at least one place on the network, there will be a rolling platform allowing vehicles to be added or removed from the route. This roulas @ e platform will allow vehicles to be brought onto the track one by one or removed from them, and will also be able to detach the tail vehicle from a train of one to three vehicles. Such a transfer of vehicles or the actuation of turnout switches is automatically controlled by the track station. The rolling platform will be engaged with the control device to prevent trains from running on the rolling platform when the latter is not properly aligned with the track. A similar trigger will be provided to move the vehicle from the rolling platform to the switch track.
In a typical installation, when a vehicle has stopped at a station platform, a door open command is given which automatically applies the vehicle brakes. When the door open control ceases, the doors close automatically and only then does the motor start control release the brakes and prepare the motor circuits for operation. The throttle command is then given to move the train forward,
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The lane station monitors the acceleration of the vehicle and, when the vehicle has reached its desired speed, a hold command is issued.
The hold command stops the rise of the integrator which then produces a constant flow rate for them. motor power trainers. The speed of the motors can then be made to vary either by an acceleration control signal or by a deceleration control signal; as before, each of these instructions causes the integrator to rise or fall to to the production of a hold command. The vehicle carries several brake controls.
Dynamic braking is obtained by a stop command for the motors. Compressed air braking is controlled in the same way. The application of the brakes can be increased or decreased by sending commands to increase or decrease braking.
The deceleration is thus continued until interrupted by one. holding control which then keeps the brake application constant. If the brake increase control is maintained, the braking will increase to a maximum so as to stop the vehicle in the minimum possible time for the brakes.
The emergency brakes are applied if there is no change in the emergency signal. Typically, the urgency signal is an intermittent pulse, each pulse having a duration of .100 milliseconds, followed by an interrupt of a duration of approximately 100 milliseconds. If the signal is absent or present for a period of more than 150 milliseconds, the emergency brakes are applied and the stopping of the motors is also automatically commanded. The monitoring of the various control operations can be carried out by establishing a connection between the vehicle control module and the monitoring and emergency panel.
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The device for the execution of the present invention, as shown in figure 1, comprises a typical traffic network comprising one channel R passing through several
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sieurs stations, a first station SI and a second gai'J 8 2 are represented in figure 1 .. The track R comprises a plon1r er, ^.,: wr,, chement 10 'and a second branch 12 followed by these =: 'air + 5 days composed of one or more vehicles.
Each train., .¯. ùt at the first station if and at the second station 821 and Passengers with direct or connecting destinations can board trains going in either direction or get off at either station, regardless of the side through
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which the travelers leave the station or move away from it * nb, Las .trains heading towards a station are denozed here it is trainu zonez so many parmpport to this station and the trains leaving cotto éati son '!: :: 1 .. .. nona6s here descending trains compared;:? w citt * za # to.
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each of the two stations, it can t i c planned J; ß. "'3" .: do r ±; .Ji'1v :. of the trains is also a rolling platform T ast p * év; u in! the SI station which can be ordered by electric or hydraulic motors and has several voio sections that can be moved sideways at will for 1> s û :: GIi3. 4vza the main track, at 1.'6fW? 'F. to ratirar a vehàcilo the read voi-3 o. to the effect of adding a vehicle to the track.
The graph in figure 2 represents the speed curve of each train as a function of the curves and the $ slopes
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sections of conductive line represented from w-1a 5.i.G "a iô # .l:, a- le in figure 1. It is desirable that each train follows
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the walking curve shown in Figure 2 on 1'onùtioa das conductive communication line stations have 1 g of the track. Regarding the sect-on do 1 ... e> 1> =: v:, ..
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Specifically, the train accelerates from zero speed as it leaves a stop position in the first station to a speed of about 10 miles per hour upon exiting the first conductor section.
In the second section of the conductor line, the train continues to accelerate until it reaches a speed of 20 miles per hour, the train then maintaining this speed constant for a determined part of the route corresponding to a curve, after which the train accelerates again to a speed of about 45 miles per hour, exiting the second section of line.
When the train enters the third section of the line, it continues to accelerate until it reaches a speed of 50 mph, after which it begins to slow down until it reaches a speed of 35 mph on one section. determined course, after which it accelerates again to a speed of about 45 miles per hour and again begins to slow down to a speed of about 35 miles per hour, at the output of the third line section.
The train continues to slow down in the initial part of the fourth section of the line until it reaches a speed of 25 miles per hour which it maintains, over a determined length of its course and then begins to slow down to at a speed of about 10 miles an hour as it leaves the fourth section of the line and begins to enter the second station. The train slows down to a stop in the fifth section of the line, so that it comes to a stop in the second station.
When it leaves the second station, the train will continue to accelerate, for the remainder of the fifth section of line, to a speed of about 10 miles per hour and enters the sixth section of the communication line. by accelerating to a speed of 30 miles per hour, a speed that it maintains over a determined length of its course and then accelerates to
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a speed of 40 miles per hour at the time. he leaves the sixth section of the communication line.
At the start of the seventh section of communication line, the train maintains its speed of 40 miles per hour, then begins to accelerate to a speed of 50 miles per hour and then decelerates for the remainder of the journey. seventh line section and the start of the eighth line section, until a speed of
30 miles per hour in the eighth section of the communication line, which speed he then maintained for some time.
The train then decelerates again to a speed of 20 mph for a set length of its run and then slows down again near the end of the eighth section of the communication line. He entered the ninth section of the communication line shortly before arriving on the rolling platform if * killed in the first station. At the end of the ninth section of the line, the train stops on the rolling platform, in view of any vehicle transfer that one wishes to carry out. This time is determined based on full operational safety and on the particular case shown in Figure 1.
FIG. 3 represents a vehicle 16 traveling on the concrete tracks 18 and 20 of the track. The communications leads 22 are shown near the interior concrete track 20 and an antenna 24 carried by the vehicle is shown in operative connection with the leads.
The trains are controlled from a control station qgi is in bilateral communication with the approaching trains and is also in bilateral communication with any central control computer that may be provided and not used in the case of the traffic system simple shown in figure 1. Communication between trains and the track station
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control is effected through the conductive line sections 23 shown in Figure 4.
Line sections are dimensioned and the control unit operates in such a way that only one train is present at any given time on any line section) this condition can however be changed, if required. longed for. The control station controls all trains on the incoming line sections between the previous station and the location of the control station. For example, a first control track station located at station S2 controls vehicles on conductive line sections n 1 year 4, and a second control track station located at Si station controls vehicles located on line sections 5 to 9.
When a tram reaches a given section of line which is occupied by a preceding train, the control station of the following station sets the control of this approaching train so that it slows down or even stops. in order to prevent it from arriving on the section of line occupied by the preceding train.
Each line section consists of an insulated conductive wire deposited along the track, forming crenellations. Each crenellation of the line section has an upper half-wave 51 and a lower half-wave 53 having , preferably, the same, length, as shown in Fig. 4. The half-waves 51 and 53 run along the track without interruption so as to constitute each section of line 23 and close electrically by means of an insulated return wire 55.
The wire 55 can be disposed halfway between the peaks of the half waves 51 and 53, as shown in Figure 4; the wire 55 can however also follow a corresponding pattern. A known hybrid winding 26 of conventional type serves to septify the signals as a function of frequency and is interposed in
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the return wire 55.
Typically, the distance between the upper half wave 51 and the lower half wave 53 may be on the order of 30 cm. and the length of line section may be around 6 meters for line sections included between stations and around 2.10 m for line sections at and near stations, during which trains slow down to a stop. Line sections 23 follow one another without interruption, the next line section starting where the previous line section ends. There may typically be a number of four or more line sections between two successive stations ...
As FIG. 4 shows, each vehicle carries an oscillator A and an oscillator B. Oscillator A 30 shown in FIG. 4 typically operates. a frequency of the order of 865 hertz and is connected, via a coupling switch 32, to an antenna 34 cooperating with the half-waves 51 of the coupling line section 23. The oscillator B 36 typically has a frequency of the order of 1,075 hertz and cooperates, via a switch 38, with a transmitting antenna 40 associated with the half waves 53 of the coupling line section 23.
The transmitting antennas 34 and 40 can be suspended from the front axle of each vehicle and are electromagnetically coupled with the upper half-waves 51 and lower half-waves 53 of the section, respectively. line 23. A third antenna 42 is suspended from the rear axle of each vehicle and is electromagnetically coupled. tically with the return wire 55.
-When a given train consists of only one vehicle, Switches 32 and 38 are both closed so that respective oscillators 30 and 36 apply signals.
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of the two frequencies at the section of the coupling line 23 traversed by the vehicle * These signals result in control pulses formed by alternating wave trains which are transmitted to the control track station which is connected to the section of 'communication line under consideration 23. By counting the control pulses arriving at the control track station, it is possible to determine the request of the train under consideration along a determined section of line.
Furthermore, the speed of this train along this section of line, can be determined by the periodicity of these control pulses, while the acceleration and deceleration of this train can be derived from the rate of variation. of this periodicity,
Each vehicle also includes match $ and braking controls 44 as well as a control communication device 46 for controlling these mechanisms 44.
The communication device @ control 46 is in communication with a flight control station via the receiving antenna 42 which can be connected to the device 46 via a switch 48. The receiving antenna 42 is a transmitting and receiving antenna capable of transmitting from the train to a control track station as well as from the control track station to the train.
When a train consists of a single vehicle, switches 32, 38 and 48 are closed. When a train consists of several vehicles, the switches 32 and 48 of the front vehicle are closed and the switch 38 of the tail vehicle is closed while the corresponding switches of all intermediate vehicles are open. This is shown in Figure 5 for two vehicles. In this way, the audible signal from oscillator 30 is induced by the lead vehicle and the audible signal from oscillator 36 is induced by
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tail leovenicle.
When a control track station can no longer receive signals of the same duration and at the same time from oscillators 30 and from oscillator 36, this means that the vehicles in the train have separated.
When a t @ @ is in motion, the amplitude of the control signal at the first frequency from oscillator 30 and the amplitude of the control signal at the second frequency from the oscillator 30. Oscillator 36 vary between a maximum and a minimum depending on the variation in coupling between the train and the communication wire caused by the movement of the train.
When a control track station does not receive both variations, it means that some or all of the vehicles in a train are stopped.
Multiple function control code signals can be sent to a control channel station. For coding, six distinct audible tones have been selected to be produced at a control channel station and are combined into groups of three tones each, which gives twenty possible combinations of six tones in groups of three; of these twenty combinations, eleven are used to cause the operation of a train. These tone signals are transmitted by the control track station to the control communication device 46 via the reception Iranienne 42 located on board the train, these signals producing the desired train commands.
A seventh safety tone is produced by the control station, particularly to operate the emergency brakes.
The control communication apparatus 46 of each of the vehicles cooperating with the antenna 42, like FIGS. 4A and
4B show ', comprises- a demodulator-amplifier 50 connected to
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the receiving antenna 42 via the switch '.
48 to receive the aforementioned tone signals from the control channel station. A three-unit code checker 52 serves to verify the tone codes received by the demodulator-amplifier 50 and if the check indicates that the codes are correct, these are transmitted to a decoder 54 where they are decoded. There is also a security code controller 56 by means of which a seventh security tone is transmitted and, if this tone is interrupted for any reason, the emergency brakes are applied through the device. to command leaders and brakes.
Of the twenty three-tone combinations of the six transmitted tone signals, eleven serve as, commands to operate control mechanisms of the train and, after being decoded in decoder 54, these signals are applied to the respective power amplifiers 58, 60 , 62, 64, 66; 68, 70,
72, 74, 76 and 78, in order to carry out the following respective commands:
amplifier 58 increases braking, amplifier
60 decreases braking, amplifier 62 increases speed, amplifier 64 decreases speed, amplifier 66 turns on the motors, amplifier 68 turns off the motors, amplifier 70 keeps the motors running or holds the brakes on, amplifier 72 opens the doors, amplifier 74 drives the vehicle forward, amplifier 76 reverses the vehicle, and amplifier 78 operates a vehicle stall.
Integrating amplifiers 80 to 82 receive the outputs of the power amplifiers 58 and 60 of the brake increase signal and of the brake decrease signal as well as the outputs of the amplifiers 62 and 64 serving respectively to amplify the signal of. increase,
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speed and the speed decrease signal, as shown.
The input of each integrating amplifier receives a signal of a first polarity or a signal of a second polarity and the resulting output increases in the case of the first polarity and decreases in the case of the second polarity. Therefore, a brake increase signal will increase the output signal of the associated integrating amplifier 80, while a decrease brake signal will decrease this signal at the output of the associated integrator amplifier 80. These output signals are used to control the braking of the vehicle. The speed of the vehicle is similarly regulated by the other integrating amplifier 82.
The brakes which are controlled by the increase and decrease braking signals from decoder 54 consist of variable action brakes and consist of dynamic braking performed by the traction motors and compressed air brakes. The speed adjustment can be made by varying a bias which changes the time at which silicon driven rectifiers feeding the traction motor are turned on as a function of the signal from the associated integrating amplifier 82.
Maximum braking is caused by the three-unit code controller 52 when the latter discovers that a number of tones less than or greater than three are being transmitted for any control function. The emergency brakes are operated by the security code controller: 56 when the emergency tone signal is interrupted for any reason.
The control communication apparatus 46 includes a low-frequency two-way communication system comprising a microphone 84, a loudspeaker 86, and a harmonic carrier current transmitter and receiver 88. A traveler on board.
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of the vehicle can communicate, via this system, with an attendant at the lane post or even with an operator located near the central control computer - possibly used. An operation and monitoring chart 90 is provided on 1 @ vehicle for service personnel.
Each control channel station comprises several coupling units 92 as shown in Fig. 4C, each corresponding coupling unit being connected to a different communication line section 23. The coupling unit 92 as-; associated with each of these line sections is in communication with its corresponding line section through an associated hybrid winding 26. There is also a coupling unit 92 in each track station. control unit which is connected to all communication line sections 23 on the downstream side of the track station and a further coupling unit 92 is connected to the immediately adjacent line sections 23 on the upstream side with respect to the preceding station; ant the one containing the track station.
The role of hybrid winding 26 is. separating the incoming signals from the vehicle from the control signals sent to the vehicle cooperating with the track station. In the coupling units 92, the signals are separated from the incoming signals from the harmonic carrier current transmitter and receiver 88 in each vehicle. Further, the track station includes a low frequency communication system 94 which is in communication with all of the coupling units 92.
A demodulator 96 is associated with each coupling unit 92 so as to demodulate the signals received by the particular coupling unit considered and produces a DC output having a rectangular waveform and corresponding to the signals.
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signals produced by each transmitting antenna 34 and 40. When the transmitting antenna 34 or the transmitting antenna 40 runs along a half-wave 51 or 53 of the communication line section in crisscross 23, the amplitude of the direct current is high, and when the determined antenna is moved away from the next half-wave, the amplitude is low but can be distinguished from a zero signal.
Two rectangular waveform electrical signals are thus produced and data relating to the instantaneous movement of the train and its distance from the previous track station can be derived. These two rectangular waves, one corresponding to the frequency of oscillator 30 and the other corresponding to the frequency of oscillator 36, must be mutually independent.
The control channel station includes an input explorer 98 which periodically and sequentially scans the outputs of the demodulators 96. Typically, signals from all upstream line sections relative to a determined channel station could be scanned for control purposes, and also if all line sections descending from that track post could be scanned, so that the track post has all the train information within it. on the downstream side in order to coordinate this information with information relating to the trains that this station controls.
Up to thirty-two demodulators can apply their outputs to a single input explorer, some of these demodulators being able to produce input signals simultaneously.
The explorer has sufficient resolving power to count each change in input level of each oscillator 30 to 36 as well as to count the number of changes that these inputs undergo. In a typical case, the entry explorer should be
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able to explore inputs from oscillators 30 and
36 in about 17 milliseconds.
The control channel station shown in figure
4C comprises a memory 100 which receives and stores data $ coming from a central control computer which may be used and cooperates with the input explorer 98 in order to control the trains on the incoming side of the track station. .
This input memory contains the following data (1) the total number of crenellations of each section of communication line 23, (2), the physical location of the start of each section 23, (3) the length of each crenelation of each line section 23, (4) the location of the stopping points the l @ ng of the station platforms in terms of communication line sections 23, (5) the instantaneous location of all the trains under the control of the track station, (6) the speed of each train controlled by that station, (7) the acceleration of each train controlled by the station, (8) the location and the maximum speed in places with speed restrictions which are under the control of a specific track station, (9)
the stopping time at the station for the station associated with the track station, (10) the train identification numbers, (11) the length of each train which is open under command at any time, (12 ) the location, speed, acceleration, length and number of all trains under the control of neighboring track stations, (13) any data or instructions required for the associated entry explorer98 at the considered track station.
The track station also includes a control unit
102 which receives control information from the input explorer98 and the memory 100. The input explorer outputs data relating to the actual behavior of the trains and the memory 100 outputs data relating to the desired behavior.
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traces. The control unit 102 provides data for control signals to essentially perform the following functions: 1. Acceleration or deceleration control of each train under the track station control.
, 2. Control of the travel time of each train from one station to the next.
3. Speed control of each train where it has speed restriction.
4. Prevent a following train from entering an area corresponding to a section of communication line 23 already occupied by a preceding train ..
5 5. Avoiding collisions between trains.
6. Detect train dislocations.
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'7. Positioning of a train in a station where the entry and exit of passengers is permitted.
8, Control of the duration of the opening of the doors of the train, this control being able to be carried out according to data of the program recorded in the memory 100 or by counting the number of passengers passing through a turnstile in a passenger station, 9 Self-monitoring.
10. Determine the status of neighboring track stations to see if it is not necessary to resume their functions due to a disabling of a neighboring track station.
11. Transmission of information to neighboring track stations
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with regard to the 3danti, tication, :, 'mpa.aement' the speed and acceleration of the first and last trains occupying the group of line sections under the control of a given track station.
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The track station comprises an arithmetic unit 104 which performs calculations of the various kinds required for the control of trains under the control of the track station. Typical calculations carried out under the direction of the control unit include t
1. Count the demodulator signals at the frequencies of the oscillator 30 and oscillator 36, respectively, and record when its signals occur.
2. Calculate the location, speed and acceleration of each train that is under the control of a given station.
3. Calculate the distance from the next stop to the next speed restricted zone, to the next train @@ and to the communication line section 23 of the previous train, so that each train under control can be stopped in an appropriate manner.
4. Calculate the speed and location of each train in the network,
5. Calculate the time that has elapsed since each train left the last station and check whether the train is ahead or behind its schedule.
6. Calculate the control settings or the acceleration and deceleration of each train.
7. Calculate the difference between the time during which the doors of each train are actually open and the theoretical opening time of these doors.
The control channel station also includes an output unit 106 which receives information from the control unit 102, from the memory unit 100 and from the arithmetic unit 104, and which momentarily stores Information which is to be
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be sent by track post. The output unit 106, which is under the control of a central control computer which may be used, transmits the desired speeds and accelerations of all the trains under the control of the considered track station.
The track post includes. also an Encoder 108 and a tone transmitter 110. The latter comprises seven audible tone generators, six of which can be combined into twenty combinations of three tones each. Encoder 108 under control of output unit 106 establishes the desired combinations of audible tones to be transmitted. Encoder 108 controls transmission of the seventh security tone.
Each track station comprises a gate unit 112 and several amplifiers 114. Each amplifier 114 is connected to hybrid winding 26 of a different line section 23. The door unit 114 is synchronized with the ex-. input browser 98 so that when the input browser explores a determined line section, the door unit 114 corresponding to that line section passes control information to a vehicle on the line. section of line considered by means of the appropriate control unit 114.
When a given train leaves the first S1 guy, the track station, which is probably at the height of this S1 station, transmits the data relating to this train, its required schedule, the speed and the number of vehicles of the train. , go to the memory 100 of the next track station located in station S2.
The train is then taken over by the last-mentioned track station and its speed, acceleration and position are controlled by this last track station and are modified as necessary. Successive trains are handled in a similar way by the second track station corresponding to the station
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following when they leave the first station 81 and are commanded during their journey in the same way.
When the first train arrives at the second station, it is stopped and its doors are open for a period of time to 'allow passengers to get on and off.' The doors are then closed and the train sets off again towards the next station, under the control of the flight station associated with the next station.
If the train does not follow its schedule because of an exaggerated delay at the second station, the track station associated with the next station controls the train while it goes to the next station of so as to increase speed and reduce the braking effects imposed by fixed speed restrictions, in order to make up for lost time. 'The next train which is to leave the first station is likewise controlled by the flight station of the first station until it has passed this first station and is then taken over by the track station of the next station.
It goes without saying that one embodiment of the transport system according to the present invention may include a greater number of stations as well as as many control track stations as is necessary for the practical complexity of the operation. network considered, each track station being used to control the movement and operation of the trains approaching and moving away from it.
If any train on the track falls behind on its schedule, it may be desirable for the other trains to be ordered to follow a schedule that matches the delayed schedule of the first late train, in order to to keep everything within the network security limits. The control of the rolling platform and of the first station can be determined by a central control computer or else,
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by a control track station which is set correspondingly, so that the dispatching of trains leaving the rolling platform is delayed accordingly.
In the event of an excessive delay, trains can be sent to any additional intermediate rolling platforms in order to pick up passengers beyond the first terminus station. The timetables for these trains are also regulated by the associated track stations in the same way as for trains leaving the first terminal station.
FIG. 5 represents a first vehicle 200 physically coupled to a second vehicle 202 by means of a coupling 204, this for the purpose of showing the operation of the control switches. As FIG. 5 shows, only the transmitting antenna 34 of the first vehicle 200 is connected to the oscillator 30 carried by the vehicle 200, through the intermediary. diary of the switch 32. The transmitting antenna 40 of the first vehicle is not connected by the open switch 38 because of the coupling 204 of the train. The transmitting and receiving antenna 42 of the first vehicle operates through the switch 48 of the first vehicle 200.
With respect to the vehicle 202, the transmitting antenna 34 is not in operation through the open switch 32, the latter having been opened by the hitch 204 of the vehicle. The transmitting antenna 40 is connected by the closed switch 38 of the vehicle 202, to the low frequency oscillator 36 carried by the vehicle 202.
. The antenna 42 is not connected by the switch 48 of the vehicle 202 which is open.
FIG. 6 shows a section of conductive line communication line 23 mounted on the track, a first half wave 51 being inductively coupled to transmit antenna 34, while a second half wave 53 is inductively. coupled with
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1 transmit antenna 40. The return conductor 55 of the communication line section 23 is inductively coupled to the antenna 42 carried by the vehicle.
The figure! -Shows the production of control pulses under Inaction of the transmitting antennas 34 and 40 acting by coupling on the rectangular half-waves 51 and 53 of the section of conductive line of communication 23. Curve A represents - you the audible tone signal of 865 hertz which is applied to the transmitting antenna 34. Curve B represents the sudible tone signal of 1075 hertz which is applied to the transmitting antenna 40. The curve C represents the resulting energy induced in communication line 23.
Analog circuits ap-. Properties are provided to pass the output rectangular wave C through a low pass filter which produces a filtered DC voltage or current having pulses capable of being counted by digital circuits used. By using rectangular shaped waves, the same system can be used for train speed and position information. The resulting filtered, amplified and rectified signals are represented by curves D and E.
In the train control apparatus of the present invention, the decision-making apparatus is located in the track station along the train's path, so as to enable it to emit simple control signals only. to run the train In this way, a minimum of equipment is required on board the train and this equipment can be pluggable in order to further simplify installation and increase flexibility. this one.
Although a preferred embodiment of the invention has been described above and shown in the accompanying drawings, the invention is by no means limited thereto, since numerous modifications
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fications can be made without departing from the scope of the present invention, 'For example, it is possible to reverse the direction of train traffic on a track without having to add any additional equipment. It is also conceivable that there is more than one control track post in a given station while some stations or all other stations do not have a control track post.
CLAIMS.
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1. Control apparatus for automatically controlling a train consisting of at least one vehicle and following a determined track, characterized in that it comprises several signal sources carried by the train and serving to produce uninterrupted signals to different frequencies, at least one communication line set up along this track, the signal sources having antennas which can alternately couple, when the train follows this track, the sources of signals of different frequencies to the line the aforementioned communication line or to the corresponding communication line in order to induce therein a determined group of control pulses,
and at least one control track station comprising a pulse counter connected to the communication line or lines and responding to the control pulses induced therein to continuously determine the speed of the train as a function of the number of pulses of command counted by a given unit of time, as well as the position of the train as a function of the total number of command pulses counted from the moment the train enters a determined section of the track.