La présente invention a pour objet une installation de commande de la marche de véhicules circulant sur au moins une voie.
On connait les problémes que pose la circulation, particulièrement dans les villes, et qui sont dus en partie aux transports en commun dont la technique ne progresse pas assez pour dissuader les gens d'utiliser une voiture pour leurs déplacements.
L'invention vise à fournir une installation de commande sûre, simple et économique pouvant convenir à l'équipement de nouveaux moyens de transport devant remédier à cette situation, soit des monorails, métros et mini métros.
L'installation objet de l'invention, comprenant une ligne de contact auxiliaire fractionnée en tronçons successifs, avec laquelle chaque véhicule coopère par le moyen d'au moins un balai, est caractérisée en ce que les tronçons de la ligne de contact auxiliaire sont reliés les uns aux autres par des moyens électriques laissant passer le courant dans un sens seulement et provoquant une chute de tension déterminée d'un tronçon à l'autre, pour obtenir une tension variant en escalier le long de la ligne, et en ce que les véhicules comportent chacun des moyens moteurs à vitesse réglable et des moyens de commande qui en déterminent la vitesse en fonction de la différence entre la tension recueillie sur la ligne de contact auxiliaire et une tension de référence disponible sur le véhicule, ce dernier comportant une source d'alimentation électrique qui, par l'intermédiaire d'un balai,
alimente la ligne de contact auxiliaire de façon à établir une tension déterminée sur le tronçon de cette ligne qui se trouve en contact avec ce balai, et les moyens de commande étant agencés pour mesurer le nombre de tronçons séparant deux véhicules successifs et pour modifier la vitesse du véhicule de manière à maintenir un nombre minimum de tronçons entre ces deux véhicules.
Une forme d'exécution de l'installation de commande objet de l'invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés.
La fig. I est un diagramme représentant la tension électrique dans une ligne de contact auxiliaire de l'installation.
La fig. 2 est une vue schématique de la voie de l'installation avec trois véhicules sur cette voie.
La fig. 3 est le schéma bloc de l'équipement électrique d'un véhicule.
La fig. 4 est une vue de détail de balais montés sur le véhicule et une fraction de la ligne auxiliaire de contact.
La fig. 5a est un diagramme représentant la tension sur le balai
T lorsque les balais E et T sont en contact avec le même tronçon de la ligne de contact auxiliaire.
La fig. 5b est un diagramme représentant la tension sur le balai T lorsque les balais E et T se déplacent au voisinage de la jonction de deux tronçons de la ligne de contact auxiliaire.
La fig. 6 est une vue schématique représentant une partie de la ligne de contact auxiliaire au voisinage d'une station.
La fig. 7 est un diagramme montrant la tension électrique en fonction de l'écart entre deux véhicules se suivant.
La fig. 8 représente le croisement de deux voies.
La fig. 9 représente la jonction de deux voies.
La fig. 10 représente un autre croisement de deux voies.
La fig. Il est le schéma électrique d'une variante de l'équipement d'un véhicule.
La fig. 12 est une vue schématique d'une variante de la ligne de contact auxiliaire.
A la fig. 2 on a représenté schématiquement trois véhicules désignés par A, B et C, circulant de gauche à droite et coopérant avec une ligne de contact auxiliaire L et une ligne de retour M constituée par un rail ou une ligne d'alimentation. La ligne de contact auxiliaire L est formée de tronçons numérotés de tn à tu + 11, reliés par des diodes désignées Dn à Du + 11. Chaque véhicule est en contact avec cette ligne par un balai récepteur R, un balai de test T et un balai émetteur E, le contact avec la ligne de retour étant assuré par un balai N, éventuellement par les roues du véhicule. Le balai émetteur E applique sur le tronçon
correspondant de la ligne auxiliaire L une tension de réfé
rence Uref. produite par chaque véhicule. A partir de cette ten
sion, le potentiel le long de la ligne varie selon la représentation de la fig. 1.
Le balai récepteur R capte la tension Ur (fig. I). qui représente
une partie de la tension Uref. émise par le véhicule précédent.
Cette tension Ur permet de déterminer l'écart entre deux véhicules successifs. Le balai de test T est proche du balai E: lorsqu'une jonction de tronçons les sépare, la diode de liaison isole ces deux balais, ce qui fait chuter momentanément la tension sur le balai T (voir fig. 3, 4 et 5). Les impulsions prélevées par ce balai sont fonction de la vitesse du véhicule, la fréquence de ces impulsions correspondant au nombre de tronçons parcourus par seconde.
Cette fréquence doit être maintenue constante.
La fig. 3 schématise un véhicule avec ses trois balais R, E et T, une partie de la ligne de contact, et le schéma bloc de la partie électronique commandant la marche du moteur. L'agencement de cette partie électronique est disposé de la manière suivante:
Une source d'alimentation stabilisée St. 1 produit la tension de référence Uref. qui, à travers le balai E, est appliquée à la ligne auxiliaire. Un accumulateur Acc. est branché en parallèle pour assurer le maintien de cette tension en cas de panne de la source d'alimentation. Le balai T recueille une impulsion à chaque passage d'un tronçon à l'autre, ces impulsions sont mises en forme par une bascule monostable Bm qui leur donne une amplitude et une durée constantes.
Elles sont ensuite appliquées à l'intégrateur I, dont la sortie 4 fournit une tension Ui continue dont l'amplitude est fonction de la fréquence des impulsions d'entrée.
Cette tension Ui arrive sur une des entrées de l'amplificateur différentiel AI, dont l'autre entrée reçoit une tension Ucl qui représente la référence déterminant la vitesse du véhicule.
La tension de sortie de l'amplificateur Al dépend de la valeur de Ui par rapport à Ucl; elle est appliquée 6 à un régulateur (Rég.) qui commande la vitesse du moteur de traction (Mot.) à une valeur plus ou moins élevée, de manière à maintenir constante la valeur de Ui. On obtient ainsi l'asservissement de la vitesse en fonction de la longueur des tronçons.
Un ralentissement de la vitesse sera obtenu en diminuant la longueur des tronçons alors qu'une accélération se fera en augmentant leur longueur. La fig. 6 montre cette variation dans le cas d'une station, qui comporte un secteur de décélération, puis une zone à très faible vitesse, par exemple 5 cm par seconde, suivie d'un secteur d'accélération remettant le véhicule à sa vitesse normale.
Le reste du dispositif sert à assurer la sécurité. Le balai récepteur R capte la tension Ur sur la ligne et l'amène (par 8) à un filtre passe-bas Fi qui élimine les parasites éventuels. La sortie 9 de ce filtre est appliquée d'une part à une entrée d'un amplificateur différentiel A2 et d'autre part à une bascule de Schmitt (S. tr.).
L'autre entrée de l'ampli A2 est reliée à une tension de référence
Uc2 qui est réglée de telle sorte que la tension de sortie 1 1 de l'amplificateur A2 rende la diode Dl conductrice lorsque la tension Ur atteint un niveau correspondant à un tronçon de moins que le nombre minimum devant séparer deux véhicules successifs (voir fig. 7 point B). La tension Ucl se trouve alors abaissée, ce qui diminue la vitesse jusqu'à ce que la tension Ur redevienne normale.
Au cas où cette diminution de vitesse ne serait pas suffisante, la tension Ur continuant à monter, le niveau de déclenchement de la bascule de Schmitt sera atteint (voir fig. 7 point C), ce qui par sa sortie 13 et la diode D2 baisse suffisamment la tension sur l'entrée 5 de l'ampli Al, ce qui stoppe le moteur. La sortie 13 de la bascule de Schmitt est aussi reliée à l'entrée d'un amplificateur A3, ce qui actionne les freins F. Le véhicule s'immobilise alors et si la tension Ur redevient normale il repart et reprend sa vitesse programmée.
Cette propriété permet les variantes suivantes de l'installation, représentées par les fig. 8, 9 et 10.
Le croisement de deux voies représenté à la fig. 8 comporte des moyens d'alimentation auxiliaires constitués par une source de tension Uref et un distributeur D, alimentant alternativement deux tronçons tA et te des lignes de contact auxiliaires A et B, à l'amont du croisement. Cette tension provoque l'arrêt des véhicules s'approchant du croisement sur la voie où elle est appliquée, alors que l'autre voie reste libre. L'installation permet ainsi le passage alterné des véhicules sur les deux voies.
La fig. 9 montre un exemple de la jonction de deux voies, dont le trafic est réglé automatiquement par le moyen de diodes, réalisant des interconnexions entre quelques tronçons des deux lignes de contact auxiliaires en amont de la jonction. Ces interconnexions permettent à la tension émise par un véhicule qui atteint cette zone d'être également appliquée sur l'autre voie, de manière à commander le ralentissement ou l'arrêt des véhicules arrivant sur cette autre voie. Les diodes sont branchées de telle façon que si deux véhicules se présentent simultanément dans cette zone, un seul sera ralenti ou stoppé.
La fig. 10 montre une application du même procédé, au cas du croisement de deux voies.
Le nombre de tronçons qui séparent deux véhicules successifs dépend de la fréquence choisie, par exemple un tronçon par seconde, et de l'écart que l'on désire maintenir entre les véhicules.
Si on choisit par exemple un débit de un véhicule toutes les trente secondes et une fréquence de un tronçon/seconde, les véhicules seront séparés par trente tronçons. Si la chute de tension est de 0,7 V par tronçon, la différence entre la tension de référence Uref émise par un véhicule et celle qui est captée par le véhicule suivant devra être de 30 x 0,7=21 V. La tension Ur sera égale à la tension de référence moins les 21 V de chute de tension. Elle est appliquée sur l'amplificateur différentiel A2 (voir fig. 3), L'autre entrée recevant la tension de référence Uc2. Si on fait varier cette dernière,
I'écart entre les véhicules variera également.
Dans le cas où l'on désirerait au cours de la journée adapter le nombre des véhicules aux fluctuations du trafic, il convient alors de changer la valeur de l'écart, ce qui peut être obtenu si le potentiomètre réglant la tension Uc2 peut être télécommandé lors du passage dans une station.
La gamme des vitesses est limitée par la longueur des tron çons; le tronçon le plus court est de l'ordre de 5 cm alors que le plus long ne peut dépasser la longueur du véhicule, car il doit toujours y avoir au moins une diode entre les balais E et R. Pour un véhicule de 10 m de long et une fréquence de un tronçon/s cela représente une vitesse maximun de 10 m/s soit 36 km/h.
Si l'on désire augmenter cette gamme de vitesses, il faut utiliser un dispositif permettant l'emploi de tronçons plus longs que le véhicule. La fig. 1 1 représente un exemple de solution où le prélèvement de la tension Ur se fait par échantillonnage. Ces longs tronçons seraient séparés par un espace plus grand que l'épaisseur du balai R, ce qui interrompt par instant le contact avec la ligne.
Les impulsions ainsi produites sont appliquées à une bascule monostable Bm2 qui leur donne une durée fixe, par exemple 0,25 s, et pendant ce temps la tension captée par le balai R est commutée sur le condensateur Cm qui mémorise cette tension jusqu'à la mesure suivante, tout en l'appliquant à l'ampli A4 qui lui-même commande la bascule de Schmitt S-tr et l'ampli différentiel A2.
Les trois balais E, R et T ne sont pas tous indispensables au fonctionnement de l'installation. On peut en effet obtenir une variante en remplaçant le balai T, qui sert à détecter les parties isolantes des tronçons, par un dispositif photo-électrique utilisant la luminosité différente des parties isolantes et conductrices de la ligne de contact auxiliaire. Dans une autre variante, on peut même remplacer les trois balais par un seul, les trois fonctions étant alors réalisées séquentiellement. Premièrement il sert à détecter une partie isolante, puis il prélève la tension Ur pendant un instant et enfin il applique la tension de référence.
La fig. 12 montre une intéressante variante de l'installation, où par rapport à la fig. 2, la disposition des organes est inversée, le sens de marche par contre est inchangé.
Le balai émetteur se trouve alors à l'avant du véhicule, le courant émis étant destiné au véhicule qui le précède. L'écart entre eux est déterminé par la mesure du courant Ie si la tension Ue est maintenue constante, ou par la mesure de Ue si c'est le courant Ie qui est maintenu constant. L'avantage de cette disposition vient de ce que le véhicule A se présente comme une simple résistance
RL pour le véhicule B qui le suit, ce qui fait qu'une panne générale d'alimentation sur le véhicule A n'a pas d'influence sur la mesure de l'écart, le véhicule B s'arrêtera donc avant d'atteindre le véhicule A.
La ligne de contact auxiliaire peut encore servir à ce que chaque véhicule indique sa vitesse à son suivant immédiat. Pour cela, un modulateur est incorporé dans le circuit de transmission de la tension de référence et module l'amplitude de cette dernière, par un signal alternatif fonction de la vitesse du véhicule. Le signal de commande de ce modulateur est produit, par exemple, par une génératrice tachymétrique liée à la rotation des roues du véhicule. Un filtre monté dans le circuit récepteur du véhicule sui vant sépare ce signal de celui qui correspond à l'écart entre les deux véhicules. Cette information supplémentaire peut servir à actionner les freins lorsque le véhicule précédent réduit sa vitesse d'une manière anormale.