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"DISPOSITIF DE LECTURE PAR UN MOBILE D'UN PROGRAMME
INSCRIT SUR UNE VOIE"
La présente invention,- dûe à Monsieur SALMON jean,, concerne la transmission à un mobile guidé se.déplaçant sur une voie, d'informations sur les conditions de marche à observer et susceptibles d'être utilisées pour régler par exemple la vitesse de ce mobile.
La transmission de ces informations constitue l'un. des principaux problèmes rencontrés dans le pilotage automatique de mobiles sur voies ferrées; les difficultés qu'elle soulève
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viennent du fait que le dispositif de lecture doit, pour présenter toute sécurité, rpondre aux conditions essentielles suivantes : - précision du fonctionnement en dépit des déplacements latéraux et verticaux du mobile par l'apport à la voie - Insensibilité aux courants parasites - Continuité des informations de manière à pouvoir instantanément déceler tout défaut de fonctionnement Compatibilité du moyen utilisépour inscrire sur la voie le programme de marche avec les exigences de l'exploitation ou de l'entretien du matériel.
De nombreux systèmes de lecture aptes à la conduite automatique des trains circulant plus particulièrement sur les réseaux urbains utilisent, pour donner aux véhicules des informations concernant leur vitesse ou leur position, des câbles parcourus par un courant alternatif', sous une fréquence de 200 à 400 Hz par exemple, créant ainsi un champ magnétique. Ces câbles, placés le long de la voie, présentent des discontinui- tés de parcours provoquant des variations de ce champ magnéti- que qui se traduisent dans un capteur magnétique placé sous le train par des tensions induites variant en amplitude et en phase.
Ces tensions sont utilisées pour agir sur la vitesse du train ou peur arrêter celui-ci, les distances entre deux points sue- cessifs au droit desquels se produit la discontinuité étant déterminées pour que la durée des séries d'informations succes- sives reçues par le capteur soit constante si la vitesse du véhicule est correcte entre les deux points considérés. Hais les tensions induites dans le capteur étant influencées par la distance essentiellement variable, surtout au moment des ralen- tiessements, entre le capteur et le câble émetteur d'informations ou câble programme, les dits systèmes sont dans la plupart des applications d'une précision insuffisante aux faibles vitesses.
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C'est notamment le cas des applications aux réseaux urbains où il importe de solliciter au minimum les organes de commande des motrices, d'améliorer le confort des voyageurs et de positionner avec exactitude les voitures dans les stations, compte-tenu de l'accroissement des accélérations et décélérations (voitures sur pneumatiques).
La présente invention a notamment pour but de réaliser un dispositif de lecture à câble programme et capteur électro-
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magnétique permettant d'obtenir des arrêts de t....;.:, :;::-:::c.-;:.:-.. ..1-*- lorsqu'ils sont précédés d'une décélération importante avec variation notable de la distance verticale entre le câble et le capteur disposé sous le véhicule.
La présente invention propose un dispositif de lecture permettant de déceler l'inversion de phase des tensions induites par le câble programme sans l'aide d'une phase de référence, et présentant l'avantage d'être pratiquement.insensible à tous les courants parasites de quelque nature qu'ils soient sans pour autant fonctionner avec un temps de réponse plus important.
Conformément à l'invention, le dispositif de lecture comporte : un câble aller et un câble retour s'entrecroisant. à intervalles réguliers ou irréguliers en-des= d'un'rail ou entre les rails, en formant des boucles périodiquement inversées, un capteur magnétique fixé au mobile de manière à être influencé par le champ magnétique vertical créé au-dessus des boucles par les dits câbles, ce dit capteur comportant au moins deux bobines associées à un ou plusieurs circuits sélectifs et disposées de telle sorte que les phases des forces électromo-- trices induites dans ces bobines s'inversent l'une après l'autre lorsque le capteur franchit un point de croisement de câble,
et un dispositif d'interprétation des signaux émis par le capteur
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comportant des moyens pour émettre une impulsion d'information à la suite de l'inversion de phase dans la bobine ayant franchi la première le dit point de croisement.
Afin d'exposer d'une manière plus explicite le fonctionnement de ce dispositif de lectureon le décrira plus en détails en se reportant à titre d'exemple non limitatif, au dessin ci-joint dont les différentes figures représentent : - la Fig. 1A, le tracé d'un câble programme, - la Fig. 1B, la position schématique des bobines du capteur ' par rapport au rail, - la Fig. 2, le schéma électrique du dispositif de captage, - la Fig. 3, les courbes, en fonction de la fréquence, des ten- sions recueillies aux bornes des différents circuits accordés constituant le dispositif de captage, - la Fig. 4, le schéma synoptique du dispositif d'interpréta- tion, - la Fig. 5, les signaux à la sortie des différents blocks du dispositif d'interprétation, - la Fig. 6, la position schématique des bobines du capteur par rapport au rail dans une variante de réalisation, - la Fig.
7, les courbes'des tensions induites dans le cas de cette variante, - la Fig. 8, le schéma synoptique du dispositif d'interpréta- tion prévu pour cotte variante.
Sur la Fig. 1A, on voit en 1, un câble aller qui s'en- trecroise en-dessous par exemple d'un rail R1, avec un cdble retour 2, en des points répartis le long de la voie de telle manière que si la vitesse du mobile est correcte, l'intervalle de temps entre les'informations découlant de la discontinuité du tracé du câble, soit constant.
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Sur le mobile est disposé un capteur Ca comportant 3 bobines B1, B2, B3 qui sont alignées au-dessus du rail les unes derrière les autres comme on l'a représente sur la Fig. 1B.
La bobine B2 disposée entre celles B1et B3 est une bobine antiparasite pour tout courant susceptible de parcourir le rail ;Il*
Ces bobines B1, B2, B3 sont-, comme le montre la Fig. 2 connectées en parallèle avec des condensateurs C1, C2, C3 et les 3 circuits 3, 4 et 5 ainsi constitués sont accordés à la.. fréquence nominale fo du courant parcourant les câbles 1 et 2.
Le circuit 5 est connecté en parallèle avec un circuit série 6 comportant une inductance L et un condensateur C4. Les inter- connexions entre les circuits 3, 4.et 5 sont réalisées de telle sorte que lorsque le capteur Ca est au-dessus d'une boucle (po- sition P1 de la Fig. 1B), les tensions induites dans'les bobines B1 et B3 sont en phase alors que celle induite dans la bobine B2 est en opposition de phase avec les précédentes. Il s'@@@@it que les tensions induites dans les bobines B1 et B3 sont en op- position de phase lorsque le capteur Ca est à cheval sur deux boucles consécutives (position P2).
Dans le premier cas, c'est-à-dire lorsque le capteur C1 est au-dessus d'une boucle, les tensions aux bornes des cir- cuits 3 et 4 sont représentées par la courbe I de la Fig. 3 lorsque la fréquence varie de..+ df autour de fo, celle aux bornes des circuits 5 et 6 est représentée par la courbe II et le circuit 5 étant couplé en opposition de phase avec ceux 3 et 4, la tension qui apparaît entre les sorties S. ou S2 et la masse M est représentée par la courbe III, dont les ordonnées sont égales à la différence des ordonnées des courbes 1 et II.
On a ainsi constitué un ensemble pratiquement insensible à @
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toute fréquence non comprise dans la zone restreinte fe ¯ df.
Lorsque le capteur Ca est situe au-dessus d'une boucle (position P1 de la Fig. les tensions recueillies entre S1 et M ou S2 et M, sont en phase, leur amplitude est celle de la courbe III et leur fréquence est celle du courant parcourant le câble. Lorsque le capteur Ca est à cheval sur deux boucles (position P2 de la Fig. 1A), lestensions ci-dessus mentionnées sont en opposition de phase, mais leur amplitude n'est prati- quement pas modifiée, bien que le flux dans les bobines B1et B3 soit plus faible, car la bobine B2 n'est plus (dans cette position du capteur Ca)influencée par le champ magnétique produit par le courant circulant dans les câbles.
Le dispositif d'interprétation est constitué, comme le montre la Fig. 4, de' deux amplificateurs A1 et A2 fonctionnant à saturation pour éliminer les variations d'amplitude des tensions induites dans le capteur, variations dues à la position du capteur par rapport au rail,et aux différentes dimensions des boucles. Les enroulements secondaires, de deux transformateurs de sortie T1 et T2 accordés sur des condensateurs C5 et C6 sont branchés en série pour faire la somme arithmétique des tensions apparaissant à leurs bornes lorsque les tensions en S1 et S2 sont en opposition de phase,. c'est-à-dire lorsque le capteur Ca est à cheval sur deux boucles.
L'amplitude de cette somme n'étant fonction que de la phase des tensions induites dans les bobines B1 et B3, le dispositif est insensible aux variations de hauteur du capteur et à ses déplacements laté- raux. La tension apparaissant aux bornes du circuit constitué par les enroulements secondaires des transformateurs T1 et T2 est appliquée à un block détecteur D dont la sortie alimente un dispositif à seuil S qui alimente à son tour un block dif-
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férentiateur F.
Sur la rig. 5., on a illustré les signaux recueillis à la sortie de ces différents organes lorsque le mobile se déplace dans le sens de la flèche. Le diagramme m de cette figure représente les signaux obtenus à la sortie du détecteur D, le diagramme n, ceux délivrés par le dispositif à seuil S calibré à l'amplitude h, le diagramme p, les impulsions recueillies en b(Fig.4) à la sortie du différentiateur F et qui sont utilisées pour faire respecter le programme de marche du véhicule découlant du tracé des câbles 1 et 2.
On soulignera nue les signaux obtenus à la sortie du détecteur D sont, étant donné la conception de l'agencement objet de l'invention, identiques dans l'espace, donc indépendants de la dimension des boucles; par conséquent la durée des informations varie en fonction inverse de la vitesse du mobile; cette caractéristique avantageuse permet de connaître la vitesse absolue sans aucune correction en fonction de l'usure des roues et sans erreur due au patinage.
Selon la variante qui sera maintenant exposée en se reportant aux figures 6,7 et 8, le câble programme est disposé de part et d'autre du rail comme dans le cas précédent(Fig.1A) mais le capteur et le dispositif d'interprétation sont conçus pour discriminer les inversions de phase du champ magnétique d'une autre manière.
Comme on le voit sur la Fig. 6, dont les petits traits verticaux portés par la droite horizontale, représentant le rail R1, correspondent aux points de croisement des câbles aller et retour,le capteur C'a comporte deux bobines B4 et B5 déca- lées longitudinalement l'une de l'autre et couplées en opposi- ';'on.
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Etant donné ces dispositions, lorsque le capteur C'a se trouve au-dessus d'une boucle, les flux reçus par les deux bobines B4 et B5 sont en phase, et la somme des deux tensions induites dans chacune d'elles est nulle. Par contre, lorsqu'il' franchit une discontinuité, c'est-à-dire qu'il se trouve à cheval sur deux boucles successives,'les flux traversant les bobines B et B- sont alors en opposition de phase et les tensions in- duites dans les bobines s'ajoutent. On obtient donc aux bornes de 1'ensemble des deux bobines branchées en opposition une ten- sion alternative donnant une information positive dont l'amplitu- de varie comme le montre l'une des courbes de la Fig. 7.
Quant aux flux dûs à des.courants parasites, ils seront toujours en @ phase, et en aucun cas ne perturberont le système.
Les courbes A et B de cette Fig. 7 correspondent . deux hauteurs différentes du capteur C'a par rapport au rail R1. On constatera que l'amplitude maximale de la tension alternative croit au fur et à mesure que les boucles s'allongent; co phé- nomène s'explique par la diminution de l'influence des boucles voisines, mais ne nuit pas à la précision car le dispositif d'interprétation est conçu pour émettre au passage de chaque discontinuité, une impulsion dont la définition par rapport aux soucies est la même, quel que soit le niveau de tension induite dans le capteur C'a, c'est-à-dire quelle que soit la longueur des boucles ou la distance entre rail R1et capteur C'a.
Le dispositif d'interprétation est représenté sur la
Fig. 8. Il comporte à la suite des deux bobines Bet B5 un condensateur unique C7; un amplificateur A; un transformateur
T3 dont l'enroulement primaire est relie à la sortie du dit amplificateur; un pont redresseur P alimente par un enroulement secondaire C'1 du. transformateur T3, un condensateur C8 et une
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résistance11 couplés en parallèle sur la sortie du pont redresseur;
une diode 7 et un condensateur C9 raccordés en série aux bornes d'un autre enroulement secondaire S'2 du transformateur T3.D'autre part, les condensateurs C8 et C9 sont couplés en opposition dans un circuit comportant une résistance 8 ainsi que l'émetteur et la base d'un transistron 9 dont le collecteur est raccordé au pôle .positif d'unesource, par l'intermédiaire de l'enroulement primaire d'un transformateur T,.
La tension redressée U appliquée aux bornes du condensateur C8 est illustrée par l'une des courbes A et B de la Fig. 7, cette tension U suit en effet fidèlement, grâce à la résistance de décharge 11, la tension alternative induite dans le capteur.
Par contre, le condensateur C9 se charge sous une tension U1 proportionnelle à la tension de crête de la dite tension al- ternative; grâce à la diode 7, cette tension U1 est stabilisée jusqu'à ce que le condensateur Cg se décharge partiellement dans les conditions qui vont être exposées.
Les nombres des spires des enroulements. secondaires S'1 et S'2 $sont déterminés [pir qie l'on ait par exemple U1 = U max 2 en sorte que lorsque la tension U après passage du capteur audessus d'un point de croisement décroît en-dessous de U max/2, le condensateur C9 se décharge sur le circuit émetteur base du transistron 9 dont le circuit émetteur-collecteur est ainsi rendu conducteur; l'enroulement primaire du transformateur T4 est de ce fait parcouru par un courant qui se traduit sur son enrou- lement secondaire par des impulsions de tension I: (Fig. 6 et 7).
Ces impulsions sont donc émises lorsque le niveau de tension aux bornes du condensateur C8 décroit en-dessous d'un certain seuil prédéterminé par la valeur maximale de cette ten- sion, seuil qui est représenté par les points a de la courbe A
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ou b de la courbe B de la Fig. 7. Comme le contre cette figure, ces impulsions d'informations sont toujours émises à la même distance des points de croisement du câble programme, quel que soit l'éloignament entre deux de'ces points ou celui entre cap- teur et rail.