Procédé de localisation et de commande à distance d'un train et installation pour sa mise en aeuvre La présente invention concerne un procédé de loca lisation d'un train le long d'une voie et de commande de la marche de celui-ci par des signaux caractéristi ques, émis par le train et captés par un poste central, ainsi qu'une installation mettant en oeuvre ledit procédé.
Il est connu de centraliser les renseignements rela tifs à la marche individuelle des trains dans un poste de dispatching qui commande en conséquence les dis positifs de signalisation destinés à gouverner la marche des trains.
Il est également connu d'établir une liaison entre le train en marche et une station fixe par l'intermédi aire d'une ligne aérienne courant parallèlement à la voie. A cet effet la cabine de la machine du train est pourvue d'un cadre spécial servant au couplage avec ladite ligne et des appareils émetteurs-récepteurs appropriés, dis posés dans ladite cabine et à la station fixe, permettant l'échange bilatéral des informations.
D'après l'expérience déjà acquise sur ces liaisons par lignes aériennes, on a reconnu qu'elles pouvaient s'établir sans difficulté sur une centaine de kilomètres environ et avec des fréquences porteuses allant au moins jusqu'à 250 kHz. On a constaté aussi que le champ électromagnétique en jeu est très limité et cantonné au voisinage immédiat de la voie, pour les puissances uti lisées, de sorte qu'on ne risque pas de gêner d'autres installations existantes.
L'invention a pour but d'étendre l'utilisation d'une telle liaison par ligne aérienne couplée au train, par exemple par un cadre fixé à ce dernier, afin d'en faire un véritable système de localisation et de télécommande automatiques des trains à partir d'une station centrale qu'on appellera pour la commodité poste central, sans vouloir introduire par là de limitation quant à l'empla cement effectif de la station.
Dans le procédé selon l'in vention la surveillance et la commande d'un train rou- lant sur la voie sont assurées par un dispositif émetteur- récepteur de la cabine du train en liaison avec un poste central de commande qui est connecté à des stations fixes réparties en certains points de la ligne.
L'invention a pour objet un procédé de localisation et de commande à distance d'un train roulant sur une voie ferrée utilisant au moins un fil parallèle à la voie sur laquelle roule le train, caractérisé en ce qu'on émet à l'aide de plusieurs stations fixes extérieures situées en divers points le long de la voie des signaux de zones localisés, chaque .station ayant une fréquence individuelle caractéristique, qu'on reçoit ces signaux de zones loca lisés à l'aide d'un récepteur porté par un train circu lant le long de la voie,
qu'on émet à l'aide d'un équi pement porté par ledit train un signal de position cons titué par un signal de fréquence caractéristique du train modulé par le signal de zone localisé reçu, et en ce qu'on capte ce signal de position à l'aide d'un équipe ment situé dans un poste central fixe et déduit de ce signal capté et à l'aide de cet équipement la position du train le long de la voie, et émet, à partir de la con naissance de ladite position du train, des instructions de commande de la marche du train, constituées par des signaux d'une fréquence déterminée, caractéristique du train et susceptibles d'être transmis par une même ligne.
L'invention a également pour objet une installation pour mettre en oeuvre ledit procédé, caractérisée an ce que le train comporte d'une part un équipement récep teur de signaux de zones localisés, émis par l'une de plusieurs stations fixes extérieures situées en différents points le long de la voie, et présentant des fréquences individuelles, caractéristiques de ces stations et d'autre part un équipement émetteur émettant un signal de position, de fréquence caractéristique du train, modulé par le signal de zone, et en ce qu'une station fixe cen trale dite poste central,
comporte d'une part un équi- peinent récepteur des signaux de position émis par ledit train et d'autre part un équipement émetteur, généra teur de signaux émis dans- une bande de fréquence carac- téristique du train considéré, les signaux émis par ledit poste central, constituant une instruction relative à la marche de ce dernier.- L'invention sera maintenant décrite plus en détail en se référant, à titre non limitatif, à l'exemple de réa lisation schématique fourni par le dessin ci-annexé, à la figure unique..
Supposons par exemple qu'un train circule sur une ligne à double voie jalonnée .par des gares A, B, C, D, définissant entre chaque paire de gares voisines des intervalles ou zones A-B, B-C, C-D. A chaque zone on attribue une - fréquence individuelle, caractéris tique qu'on suppose, pour- fixer les idées, inférieure à 5 kHz. Par exemple, à la zone C-D, on attribue la fré quence 1350 Hz. Ces fréquences seront par exemple celles utilisées en télégraphie harmonique, et on -peut disposer par exemple de 24 fréquences différentes, la bande totale, occupée par elles, ne pouvant dépasser 5000 Hz.
Sur la figure on n'a pas-représenté la voie (double) ni le train proprement dit, mais la ligne 1 à deux fils déjà mentionnée, qui court parallèlement à la voie fer roviaire. Les emplacements des (@ gares ou limites de zones sont matérialisés par des blocs de filtrage pou vant être identiques tels que 2B, 2C, 2D.
A la gare A qui est ici en bout de ligne, et qu'on a pris comme sta tion de commande, se trouve un équipement plus com plexe, sur lequel on reviendra en détail ; il est raccordé à la ligne par deux blocs de filtrage 2A1 et 2A2 en série avec des étages séparateurs 3, 4 permettant la trans mission des signaux dans des sens contraires. Du train on a représenté l'équipement T qui nous intéresse, cou plé à la ligne par un cadre 5.
A chaque zone appartient un émetteur 6 (ou 6 EC, 6 CD, 6 DE, etc. suivant la zone) qui injecte dans<B>la</B> voie, par un étage séparateur, une onde entretenue de fréquence correspondante. Il a été supposé qu'il n'était pas utile d'équiper la zone AB (par exemple parce qu'en vue directe de la gare A, ou autrement équipée).
Les blocs de filtrage 2A1 2A2, 2B, 2C, 2D, etc. sont de structure telle que les signaux des émetteurs de zone ne peuvent pratiquement se propager au-delà des limites de leur zone propre et en même temps telle que des signaux de fréquence supérieure à 10 kHz peuvent se propager librement sur la ligne. On sait réaliser de tels filtres, par exemple sous forme de passe-haut laissant passer les signaux seulement au-dessus de 5 kHz.
Chaque train est caractérisé par deux fréquences 1). Une première fréquence ft comprise entre 10 et 20 kHz émise du poste de télécommande vers le train, et caractéristique de celui-ci, et qui peut être utilisée pour faire varier sa vitesse.
2) Au-dessus de 50 kHz, une bande de 5 kHz est affectée à chaque train, pour lui permettre de trans mettre, au moyen d'une deuxième fréquence caracté ristique, sa position et sa vitesse, cette bande ayant une largeur de 5 kHz, ainsi qu'il apparaîtra plus loin.
En partant de 50 kHz, jusqu'à 250 kHz, ce sont environ 40 trains qui peuvent être ainsi contrôlés.
- Soit un train situé entre C et D, qui reçoit la basse fréquence caractéristique de ce tronçon, et au besoin peut l'amplifier; il émet alors vers le poste A une fré- quence nouvelle créée par lui, qui est la résultante- de la modulation de . sa fréquence propre, par celle qui caractérise le tronçon C-D. Si pal exemple le train a pour fréquence caractéristique 55 kHz, et qu'il se trouve dans un tronçon caractérisé par 1350 Hz, il émet- après modulation les deux fréquences :
(55 000 -f- 1350) et (55 000 -1350) Hz. En éliminant par filtrage la bande inférieure, il transmet la seule fré quence nouvelle 56 350 Hz, fréquence qui dépend donc à la fois du train et de sa position. Le poste A qui la reçoit sait, par un jeu de filtres appropriés, de quel train elle provient; par une démodulation il en extrait la basse fréquence caractéristique du tronçon de ligne où se trouve le train, c'est-à-dire dans le présent exem ple 1350 Hz.
Suivant un mode de réalisation possible du dispo sitif décrit, le signal à cette fréquence est périodique ment interrompu à l'émission, pendant un temps court, de l'ordre de 20 ms, chaque interruption indiquant un tour de roues ou une indication proportionnelle caractérisant la vitesse du train. En franchissant une limite-de zone, où le train peut s'arrêter,.. il-. apparaît une nouvelle basse fréquence, quand<B>le</B> train repart, on compte au poste A le nombre de tours de roue, ce qui, grâce à un compteur d'impulsions, donne la position du train.
Muni de ces renseignements, le poste A con naît exactement la position d'un train quelconque, ainsi que sa vitesse, puisqu'il y a un top à chaque tour de roue. Tel est le principe du système décrit. La réalisa tion peut, bien entendu, varier dans ses détails, en rem plaçant certaines dispositions par d'autres équivalentes et mieux adaptées du point de vue de la technologie.
C'est ainsi que dans le mode de réalisation représenté sur la figure le découpage par tour de roue a été remplacé par une modulation par un signal fourni par le générateur tachymétrique accouplé au train; l'onde à la fréquence caractéristique du train, après avoir été décalée en fréquence d'une valeur égale à la fréquence de zone, est modulée en amplitude par ce signal. Le cadre 5 reçoit de la ligne le signal à fréquence de zone fz caractérisant la zone correspondante (CD) où se trouve le train.
Dans l'équipement<B>du</B> train, après avoir traversé un filtre passe-bas 7 (de fréquence de coupure 50 kHz) et un filtre passe-bas 8 (dont la bande couvre toutes les fréquences de zone), ce signal est appliqué à un modulateur en anneau 9 par l'intermé diaire d'un séparateur directionnel 10, ce modulateur recevant aussi le signal produit par un générateur 11 d'oscillations sinusoïdales à la fréquence Ft du train.
Une bande du signal ainsi obtenu est filtrée par un fil tre passe-bande 12, de bande passante Ft à (Ft-fz max.), puis est modulée dans 13 par le générateur tachy- métrique 14 et après avoir traversé encore un filtre passe- haut (de fréquence de coupure 50 kHz) 15, est envoyée par le cadre 5 dans la ligne 1.
Le signal ainsi formé se propage sur la ligne et est transmis par le filtre Az à la partie réception du poste A, qui comprend également une partie émission. Dans l'une aussi bien que dans l'autre, le poste comprend une série d7ensembles séparés dont chacun correspond à un train (trois seulement ont été représentés, à titre d'exem ple).
Dans la partie réception, ces ensembles ER sont alimentés en parallèle, mais chacun par l'intermédiaire d'un filtre 16 qui lui permet de sélectionner les signaux de fréquence correspondant à un train déterminé. Un générateur 17 ayant la fréquence Ft du train con sidéré permet de restituer, grâce à un démodulateur 18, la fréquence fz de la zone où se trouve le train, donc de marquer cette zone en 20 sur le tableau W d'affichage.
En même temps un simple démodulateur d'amplitude 19 permet d'obtenir l'indication de vitesse, également affichée dans le tableau W en 21, ainsi que l'indication de la distance parcourue que peut fournir un enregistreur intégrateur 22. Ces indications sont éga lement transmises à un calculateur C (ou organe de commande logique). Celui-ci déclenche l'ensemble EE correspondant au train.
Cet ensemble comprend un dis- criminateur qui compare les indications de vitesse reçues du train et celles d'un programme fixé d'avance, et un émetteur, commandé par la tension de sortie de ce dis- criminateur et oscillant sur ladite première fréquence caractéristique f, du train, à savoir celle destinée à sa télécommande (entre 10 et 20 kHz comme déjà dit). Les ensembles EE doivent aussi pouvoir être actionnés par une commande manuelle.
Le signal à fréquence f,,, modulé par le signal de différence fourni par le discriminateur, est donc émis par l'ensemble EE correspondant au train et acheminé sur la ligne par les éléments 3 et 2A1 déjà cités. Il est capté par le cadre 5 et acheminé par le filtre passe-bas 7 et le filtre passe-bande 23, à bande étroite centrée sur f, , sur un détecteur 24. Ce dernier applique le signal détecté à un dispositif 25 d'asservissement de la vitesse du train, en soi connu.
Suivant une variante de ce mode de réalisation dans l'équipement du train, l'onde à la fréquence caracté ristique du train est modulée en amplitude par le signal du générateur tachymétrique et en fréquence par le signal de zone.
Une liaison téléphonique à courant porteur (non représentée) peut également être établie sans difficulté par l'intermédiaire de la ligne et du couplage avec le cadre. entre le poste de commande et les trains.
Il a été supposé, dans ce qui précède, qu'il n'y avait qu'un train par zone. Si un train venait à pénétrer dans une zone déjà occupée par un train précédent, il est clair que des dispositions spéciales de sécurité doivent imposer dès lors l'arrêt ou un fort ralentissement du train survenant.
The present invention relates to a method for locating a train along a track and for controlling the running of the latter by means of characteristic signals, emitted by the train and picked up by a central station, as well as an installation implementing said method.
It is known practice to centralize the information relating to the individual running of the trains in a dispatching station which consequently controls the signaling devices intended to govern the running of the trains.
It is also known to establish a link between the train in motion and a fixed station by the intermediary of an overhead line running parallel to the track. For this purpose, the train machine cabin is provided with a special frame serving for coupling with said line and appropriate transceiver devices, placed in said cabin and at the fixed station, allowing the bilateral exchange of information.
From the experience already acquired on these overhead lines, it has been recognized that they can be established without difficulty over about 100 kilometers and with carrier frequencies of at least 250 kHz. It has also been observed that the electromagnetic field involved is very limited and confined to the immediate vicinity of the track, for the powers used, so that there is no risk of hindering other existing installations.
The object of the invention is to extend the use of such an overhead line link coupled to the train, for example by a frame fixed to the latter, in order to make it a real system for locating and automatic remote control of trains. from a central station which will be called central station for convenience, without wishing thereby to introduce any limitation as to the actual location of the station.
In the method according to the invention, the monitoring and control of a train running on the track are provided by a transceiver device of the train cabin in connection with a central control station which is connected to stations. fixed distributed in certain points of the line.
The subject of the invention is a method for the location and remote control of a train running on a railway track using at least one wire parallel to the track on which the train is running, characterized in that it emits using of several external fixed stations located at various points along the path of the localized zone signals, each station having an individual characteristic frequency, that these localized zone signals are received by means of a receiver carried by a train running along the track,
that a position signal consisting of a characteristic frequency signal of the train modulated by the localized zone signal received, is transmitted by means of an equipment carried by said train, and in that this signal from position using equipment located in a fixed central post and deduced from this signal picked up and using this equipment the position of the train along the track, and transmits, based on the knowledge of said position of the train, instructions for controlling the running of the train, consisting of signals of a determined frequency, characteristic of the train and capable of being transmitted by the same line.
The subject of the invention is also an installation for implementing said method, characterized in that the train comprises, on the one hand, equipment for receiving signals from localized areas, transmitted by one of several fixed external stations located in different points along the track, and having individual frequencies, characteristic of these stations and on the other hand a transmitting equipment emitting a position signal, characteristic frequency of the train, modulated by the zone signal, and in that a central fixed station called central station,
comprises on the one hand a receiver team for the position signals emitted by said train and on the other hand a sender device, generator of signals emitted in a frequency band characteristic of the train in question, the signals emitted by said train. central station, constituting an instruction relating to the operation of the latter.- The invention will now be described in more detail with reference, without limitation, to the example of a schematic embodiment provided by the accompanying drawing, to the single figure.
Suppose, for example, that a train runs on a double-track line marked out by stations A, B, C, D, defining between each pair of neighboring stations intervals or zones A-B, B-C, C-D. Each zone is assigned an individual frequency, a characteristic which is supposed to be less than 5 kHz. For example, to the CD zone, the frequency 1350 Hz is assigned. These frequencies will be for example those used in harmonic telegraphy, and we can have for example 24 different frequencies, the total band occupied by them, not being able to exceed 5000 Hz.
In the figure, the (double) track or the train itself is not represented, but the line 1 with two wires already mentioned, which runs parallel to the railway track. The locations of (@ stations or zone limits are materialized by filtering blocks that can be identical such as 2B, 2C, 2D.
At station A, which is here at the end of the line, and which we have taken as a control station, there is more complex equipment, which we will come back to in detail; it is connected to the line by two filtering blocks 2A1 and 2A2 in series with separator stages 3, 4 allowing the transmission of signals in opposite directions. From the train we have shown the equipment T that interests us, coupled to the line by a frame 5.
To each zone belongs a transmitter 6 (or 6 EC, 6 CD, 6 DE, etc. depending on the zone) which injects into <B> the </B> channel, via a separator stage, a CW of corresponding frequency. It was assumed that it was not useful to equip zone AB (eg because in direct sight of station A, or otherwise equipped).
The filter blocks 2A1 2A2, 2B, 2C, 2D, etc. are of such structure that the signals of the zone transmitters cannot practically propagate beyond the limits of their own zone and at the same time such that signals of frequency higher than 10 kHz can propagate freely on the line. It is known to produce such filters, for example in the form of a high pass allowing signals to pass only above 5 kHz.
Each train is characterized by two frequencies 1). A first frequency ft between 10 and 20 kHz transmitted from the remote control station to the train, and characteristic of the latter, and which can be used to vary its speed.
2) Above 50 kHz, a 5 kHz band is allocated to each train, to enable it to transmit, by means of a second characteristic frequency, its position and speed, this band having a width of 5 kHz, as will appear later.
Starting from 50 kHz, up to 250 kHz, approximately 40 trains can be controlled in this way.
- Or a train located between C and D, which receives the low frequency characteristic of this section, and can amplify it if necessary; it then transmits to station A a new frequency created by it, which is the resultant of the modulation of. its natural frequency, by that which characterizes the section C-D. If, for example, the train has a characteristic frequency of 55 kHz, and it is in a section characterized by 1350 Hz, it emits the two frequencies after modulation:
(55,000 -f-1350) and (55,000 -1350) Hz. By filtering out the lower band, it transmits the only new frequency 56,350 Hz, a frequency which therefore depends on both the train and its position. Station A which receives it knows, by a set of appropriate filters, which train it comes from; by demodulation it extracts therefrom the low frequency characteristic of the section of line where the train is located, that is to say in the present example 1350 Hz.
According to a possible embodiment of the device described, the signal at this frequency is periodically interrupted on transmission, for a short time, of the order of 20 ms, each interruption indicating a revolution of the wheels or a proportional indication characterizing train speed. When crossing an area limit, where the train can stop, .. il-. A new low frequency appears, when <B> the </B> train starts again, the number of wheel revolutions is counted at station A, which, thanks to a pulse counter, gives the position of the train.
Armed with this information, station A knows exactly the position of any train, as well as its speed, since there is a signal at each turn of the wheel. This is the principle of the system described. The implementation may, of course, vary in its details, replacing certain provisions with other equivalent and better suited from the point of view of technology.
Thus, in the embodiment shown in the figure, the cutting by revolution of the wheel has been replaced by a modulation by a signal supplied by the tacho generator coupled to the train; the wave at the characteristic frequency of the train, after having been shifted in frequency by a value equal to the zone frequency, is amplitude modulated by this signal. Frame 5 receives from the line the signal at zone frequency fz characterizing the corresponding zone (CD) where the train is located.
In the <B> train </B> equipment, after passing through a low-pass filter 7 (with a cutoff frequency of 50 kHz) and a low-pass filter 8 (the band of which covers all zone frequencies), this signal is applied to a ring modulator 9 through the intermediary of a directional separator 10, this modulator also receiving the signal produced by a generator 11 of sinusoidal oscillations at the frequency Ft of the train.
A band of the signal thus obtained is filtered by a band-pass filter 12, with a pass-band Ft to (Ft-fz max.), Then is modulated in 13 by the tachometer generator 14 and after having passed through a further pass filter - high (cutoff frequency 50 kHz) 15, is sent through frame 5 in line 1.
The signal thus formed propagates on the line and is transmitted by the filter Az to the reception part of station A, which also includes a transmission part. In one as well as in the other, the station comprises a series of separate sets, each of which corresponds to a train (only three have been shown, by way of example).
In the reception part, these ER sets are supplied in parallel, but each via a filter 16 which allows it to select the frequency signals corresponding to a determined train. A generator 17 having the frequency Ft of the train under consideration makes it possible to restore, thanks to a demodulator 18, the frequency fz of the zone where the train is located, therefore to mark this zone at 20 on the display board W.
At the same time, a simple amplitude demodulator 19 makes it possible to obtain the speed indication, also displayed in table W at 21, as well as the indication of the distance traveled which an integrating recorder 22 can provide. These indications are also included. lement transmitted to a computer C (or logic control unit). This triggers the set EE corresponding to the train.
This assembly comprises a discriminator which compares the speed indications received from the train and those of a program fixed in advance, and a transmitter, controlled by the output voltage of this discriminator and oscillating on said first characteristic frequency f , of the train, namely that intended for its remote control (between 10 and 20 kHz as already said). EE assemblies should also be capable of being manually operated.
The signal at frequency f ,,, modulated by the difference signal supplied by the discriminator, is therefore transmitted by the set EE corresponding to the train and routed on the line by the elements 3 and 2A1 already mentioned. It is picked up by the frame 5 and routed by the low-pass filter 7 and the band-pass filter 23, with narrow band centered on f i, on a detector 24. The latter applies the detected signal to a control device 25. of train speed, known per se.
According to a variant of this embodiment in the equipment of the train, the wave at the characteristic frequency of the train is amplitude modulated by the signal from the tachometer generator and in frequency by the zone signal.
A powerline telephone link (not shown) can also be established without difficulty via the line and the coupling with the frame. between the control station and the trains.
It was assumed, in the above, that there was only one train per zone. If a train were to enter an area already occupied by a previous train, it is clear that special safety provisions must therefore require the stopping or severe slowing down of the train occurring.