EP0007271B1 - Dispositif de transmission d'informations par les rails entre une voie de circulation ferroviaire et un ensemble de véhicules circulant sur cette voie - Google Patents

Dispositif de transmission d'informations par les rails entre une voie de circulation ferroviaire et un ensemble de véhicules circulant sur cette voie Download PDF

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EP0007271B1
EP0007271B1 EP79400448A EP79400448A EP0007271B1 EP 0007271 B1 EP0007271 B1 EP 0007271B1 EP 79400448 A EP79400448 A EP 79400448A EP 79400448 A EP79400448 A EP 79400448A EP 0007271 B1 EP0007271 B1 EP 0007271B1
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rails
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transmission
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Michel Dietrich
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Jeumont Schneider SA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
    • B61L3/16—Continuous control along the route
    • B61L3/22—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation
    • B61L3/221—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation using track circuits
    • B61L3/222—Arrangements on the track only

Definitions

  • the present invention relates to a device for transmitting information by rails between a railway track and a set of vehicles traveling in the same direction on this track, along which a plurality of information transmission zones succeed one another.
  • railways and mainly those with heavy traffic are usually equipped with a blocking system, in particular by track circuits, which in general uses the running rails as a transmission track.
  • a known solution consists in transmitting information by induction from a cable placed in the track, or along it, but this solution has a certain number of drawbacks: the cost of the cable and the resulting constraints. for track maintenance.
  • the device described in British Patent GB 1,451,431 is known and makes it possible to transmit simple local information to the conductor of a train, such as the state of the signals downstream.
  • this device is constituted by a track circuit with central supply of alternating current to which are added a second and a third track circuits disposed respectively at each end of each block in order to remove an imprecision as to the precise location of the incompatible train. with security.
  • the transmission of information in this case can only be carried out by means of these second and third track circuits, with a range reduced to around twenty meters upstream of the corresponding turn, while the average length of a block is around two kilometers.
  • Such a device is therefore incompatible with automatic piloting of trains since it is discontinuous and very little information can thus be transmitted.
  • such a device is obviously not independent of the sections of the cantonment system, while the information to be transmitted often has nothing in common with these sections.
  • the device according to the invention overcomes these difficulties because it uses, to transmit the information, an alternative carrier wave modulated in frequency or in amplitude, or both, and of characteristics such as its propagation in the rails n ' is not effected by traction return currents and by blocking signals; moreover, it allows delimitation of its own propagation zones independently of the sections of the cantonment system; finally, it ensures a continuous transmission of information along the way.
  • the information transmission zones which are independent of the sections of the cantonment system are adjacent, so as to ensure continuous transmission of information over the entire length of the track.
  • FIG. 1 represents a section of rail traffic track comprising only one information transmission zone.
  • the marks 1 and 2 designate the rows of rails.
  • the transmitter circuit 3 of this information represented in a dashed line frame, is placed on the track near the downstream end of the transmission zone which is delimited by the rails 1 and 2 and by two resonant circuits represented by impedances 4 and 5 at the two ends of this zone.
  • the transmitter circuit 3 is connected to the terminals of an insulated conductive turn 6 arranged in the form of a frame between the two rows of rails 1 and 2, near the impedance 4 located at the downstream end of the emission zone.
  • three sections 7, 8, 9 of the cantonment system have been represented. These are, for example, sections covered by three successive track circuits. It can be seen in FIG. 1 that these three sections have limits which do not coincide with those of the information transmission zone delimited by the impedances 4 and 5.
  • the arrow 10 shows the direction of movement of the vehicles on the track.
  • the transmitter circuit includes a generator 11 of alternating signals serving as a carrier wave for the information to be transmitted and which enters a modulator 12 receiving from a control member 13 the modulating signal necessary for the modulation to be carried out according to the information to be transmitted. .
  • the modulated signal is transmitted to the turn 6 in the form of a frame via a transformer 14 playing the role of impedance adapter and circuit separator.
  • the frequency of the carrier wave is determined so as to be outside the frequency bands used in the track circuits 7, 8, 9.
  • carrier frequencies of the order of a kilohertz will be chosen.
  • Impedances 4 and 5 consist of an inductor in series with a capacitor, so as to produce a resonant circuit whose impedance is minimum for the frequency of the carrier wave of the transmitter 3. These impedances therefore do not leave pass the blocking signals.
  • the signal emitted in the coil 6 is transmitted by induction to the loop formed by the two rows of rails 1 and 2 and the impedances 4 and 5 acting practically as a short circuit between these rows 1 and 2.
  • Each vehicle comprises for example as a receiving circuit a sensor tuned to the frequency of the carrier wave of the signals transmitted and receiving them by induction.
  • FIG. 2 shows three successive emission zones, similar to that of FIG. 1, forming part of a series of emission zones distributed along the track.
  • the numerical references used are two-digit numbers, the tens digit corresponding to the homologous element in FIG. 1 and the units digit representing the serial number of the zone.
  • the first zone has as frequency carrier wave the frequency f1, the second the frequency f2 and the third the frequency f3. These frequencies are considered here as distinct, but they can also be equal. When they are different, the vehicle is fitted with as many sensors on board as there are separate frequencies used.
  • FIG. 3 shows the detail of the upstream impedance 51 of the first zone which is a resonant circuit tuned to the frequency f1, and of the downstream impedance 42 of the second zone which is a resonant circuit tuned to the frequency f2.
  • the diagram in FIG. 3 is reduced to a single resonant circuit tuned to the single carrier frequency used.
  • a control circuit is added, consisting of a current transformer 15 whose primary is inserted in series between impedance4 and the line of rails 2 and whose secondary is connected to a current flow detector 16.
  • each information transmission zone only one carrier wave frequency is used. It is possible, without departing from the scope of the invention, to use several carrier frequencies in the same zone, for example by switching on the turn 6 different transmitter circuits such as 3, each of them corresponding to a particular carrier frequency.
  • the impedances corresponding to ' 5 and 5 would be constituted by as many resonant circuits in parallel as there are distinct carrier frequencies, each of these frequencies corresponding to a single resonant circuit tuned to it.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif de transmission d'informations par les rails entre une voie de circulation ferroviaire et un ensemble de véhicules circulant dans le même sens sur cette voie, le long de laquelle se succèdent une pluralité de zones de transmission d'informations.
  • Les voies de circulation ferroviaire et principalement celles à grande circulation sont habituellement équipées d'un système de cantonnement, notamment par circuits de voie, qui en général utilise les rails de roulement comme voie de transmission.
  • Dans les équipements modernes, il est devenu nécessaire d'avoir un dispositif de transmission d'informations entre la voie et les véhicules, dispositif capable de coexister avec le système de cantonnement, l'ensemble fonctionnant à sécurité intrinsèque, au sens ferroviaire de ce terme.
  • Une solution connue consiste à transmettre les informations par induction à partir d'un câble disposé dans la voie, ou le long de celle-ci, mais cette solution présente un certain nombre d'inconvénients : le coût du câble et les contraintes qui en résultent pour l'entretien de la voie.
  • L'utilisation des rails de roulement comme voie de transmission fait disparaître ces inconvénients, mais se heurte à deux difficultés :
    • . - la première provient du fait que les rails de roulement servent de circuit de retour au courant de traction sur les lignes électrifiées et, très souvent, de voie de transmission pour les signaux de cantonnement. Les signaux de tout système de transmission d'informations par les rails doivent donc se superposer à ces courants et signaux existants sans les perturber et pouvoir en être séparés.
    • - la deuxième est liée au découpage de la voie en cantons. Il faut que ce découpage n'affecte pas la transmission des informations dont les zones de transmission, lorsque celle-ci s'effectue par zones se succédant le long de la voie, doivent pouvoir être délimitées indépendamment des sections du système de cantonnement.
  • On connaît le dispositif décrit dans le brevet britannique GB 1 451 431 et permettant de transmettre au conducteur d'un train des informations locales simples telles que l'état des signaux en aval. Mais ce dispositif est constitué par un circuit de voie à alimentation centrale en courant alternatif auquel sont adjoints un deuxième et un troisième circuits de voie disposés respectivement à chaque extrémité de chaque canton dans le but de lever une imprécision quant à la localisation précise du train incompatible avec la sécurité. La transmission d'informations dans ce cas ne peut être réalisée qu'au moyen de ces deuxième et troisième circuits de voie, avec une portée réduite à une vingtaine de mètres en amont de la spire correspondante, alors que la longueur moyenne d'un canton est de l'ordre de deux kilomètres.
  • Un tel dispositif est donc incompatible avec un pilotage automatique des trains puisqu'il est discontinu et que très peu d'informations peuvent ainsi être transmises. En outre, un tel dispositif n'est évidemment pas indépendant des sections du système de cantonnement, alors que les informations à transmettre n'ont souvent rien de commun avec ces sections.
  • Le dispositif selon l'invention permet de s'affranchir de ces difficultés car il utilise, pour transmettre les informations, une onde porteuse alternative modulée en fréquence ou en amplitude, ou les deux, et de caractéristiques telles que sa propagation dans les rails n'est pas effectuée par les courants de retour de traction et par les signaux de cantonnement ; de plus, il permet une délimitation de ses propres zones de propagation indépendamment des sections du système de cantonnement ; enfin, il permet d'assurer une transmission d'informations continue tout au long de la voie.
  • Ce dispositif comporte sur la voie, pour chaque zone de transmission d'informations :
    • - un générateur de signaux alternatifs à une fréquence déterminée qui constitue la fréquence porteuse des informations à transmettre, cette fréquence étant prise à l'extérieur des bandes de fréquences utilisées dans le système de cantonnement,
    • - un modulateur desdits signaux,
    • - un organe de commande du modulateur de manière que ces signaux soient modulés en fonction des informations à transmettre,
    • - u-" spire conductrice isolée disposée en forme cadre entre les deux files de rails, près de I'e× mité aval de ladite zone de transmission d'informations,
    • - un transformateur adaptateur d'impédance et de séparation de circuits dont le primaire reçoit les signaux modulés et dont le secondaire est relié aux bornes de la spire en forme de cadre,
    • - deux circuits résonnants accordés sur la fréquence porteuse, branchés entre les deux files de rails, l'un à l'extrémité aval et l'autre à l'extrémité amont de la zone de transmission d'informations,
    • - à bord de chaque véhicule, des moyens de réception accordés sur les fréquences porteuses respectives de zones de transmission d'informations.
  • Les zones de transmission d'informations qui sont indépendantes des sections du système de cantonnement, sont adjacentes, de manière à assurer une transmission continue des informations sur toute la longueur de la voie.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide de quelques exemples de réalisation et des dessins annexés où :
    • la figure 1 représente le cas d'un dispositif unique de transmission d'informations,
    • la figure 2, le cas d'une série de dispositifs semblables, répartis le long de la voie,
    • la figure 3, le détail des circuits résonnants entre les files de rails en un point de transition entre deux zones d'émission consécutives,
    • la figure 4, un circuit complémentaire de contrôle applicable aux cas précédents.
  • La figure 1 représente un tronçon de voie de circulation ferroviaire ne comportant qu'une zone d'émission d'informations. Les repères 1 et 2 désignent les files de rails. Le circuit émetteur 3 de ces informations, représenté dans un cadre en traits mixtes, est placé sur la voie à proximité de l'extrémité aval de la zone d'émission qui est délimitée par les files de rails 1 et 2 et par deux circuits résonnants représentés par les impédances 4 et 5 aux deux extrémités de cette zone. Le circuit émetteur 3 est branché aux bornes d'une spire conductrice isolée 6 disposée en forme de cadre entre les deux files de rails 1 et 2, à proximité de l'impédance 4 située à l'extrémité aval de la zone d'émission. A titre indicatif, trois sections 7, 8, 9 du système de cantonnement ont été représentées. Il s'agit par exemple des sections couvertes par trois circuits de voie successifs. On voit sur la figure 1 que ces trois sections ont des limites qui ne coïncident pas avec celles de la zone d'émission d'informations délimitée par les impédances 4 et 5. La flèche 10 montre le sens de circulation des véhicules sur la voie.
  • Le circuit émetteur comporte un générateur 11 de signaux alternatifs servant d'onde porteuse aux informations à transmettre et qui entrent dans un modulateur 12 recevant d'un organe de commande 13 le signal modulant nécessaire pour que la modulation se fasse en fonction des informations à transmettre. Le signal modulé est transmis à la spire 6 en forme de cadre par l'intermédiaire d'un transformateur 14 jouant le rôle d'adaptateur d'impédance et de séparateur de circuits.
  • La fréquence de l'onde porteuse est déterminée de façon à se trouver en dehors des bandes de fréquence utilisées dans les circuits de voie 7, 8,9.
  • On choisira par exemple des fréquences porteuses de l'ordre du kilohertz.
  • Les impédances 4 et 5 sont constituées d'une inductance en série avec un condensateur, de façon à réaliser un circuit résonnant dont l'impédance est minimale pour la fréquence de l'onde porteuse de l'émetteur 3. Ces impédances ne laissent donc pas passer les signaux de cantonnement.
  • Le signal émis dans la spire 6 est transmis par induction à la boucle constituée par les deux files de rails 1 et 2 et les impédances 4 et 5 agissant pratiquement comme un court-circuit entre ces files 1 et 2.
  • Chaque véhicule comporte par exemple comme circuit récepteur un capteur accordé sur la fréquence de l'onde porteuse des signaux émis et recevant ceux-ci par induction.
  • La figure 2 montre trois zones d'émission successives, analogues à celle de la figure 1, faisant partie d'une série de zones d'émission réparties le long de la voie. Les repères numériques utilisés sont des nombres de deux chiffres, le chiffre des dizaines correspondant à l'élément homologue de la figure 1 et le chiffre des unités représentant le numéro d'ordre de la zone. La première zone a comme fréquence d'onde porteuse la fréquence f1, la deuxième la fréquence f2 et la troisième la fréquence f3. Ces fréquences sont considérées ici comme distinctes, mais elles peuvent aussi être égales. Lorsqu'elles sont différentes, le véhicule est muni d'autant de capteurs à bord qu'il y a de fréquences distinctes utilisées.
  • La figure 3 indique le détail de l'impédance amont 51 de la première zone qui est un circuit résonnant accordé sur la fréquence f1, et de l'impédance aval 42 de la deuxième zone qui est un circuit résonnant accordé sur la fréquence f2.
  • Dans le cas où les fréquences f1, f2, f3 sont égales, le schéma de la figure 3 se réduit à un circuit résonnant unique accordé sur la fréquence porteuse unique utilisée.
  • Lorsqu'on a besoin de contrôler, pour augmenter la fiabilité du dispositif, si un courant circule dans la boucle 6 d'une zone, on vérifie qu'un courant induit circule dans la boucle formée par les files de rails 1 et 2 et les impédances 4 et 5. Dans ce cas (voir la fig. 4), on ajoute un circuit de contrôle constitué par un transformateur de courant 15 dont le primaire est inséré en série entre l'impédance4 et la file de rails 2 et dont le secondaire est branché sur un détecteur de passage de courant 16.
  • Dans ce qui précède, on a admis que dans chaque zone d'émission d'informations on n'utilisait qu'une seule fréquence d'onde porteuse. Il est possible, sans sortir du cadre de l'invention, d'utiliser dans la même zone plusieurs fréquences porteuses, par exemple en commutant sur la spire 6 différents circuits émetteurs tels que 3, chacun d'eux correspondant à une fréquence porteuse particulière. Dans ce cas, les impédances correspondant à' 5 et 5 seraient constituées par autant de circuits résonnants en parallèle qu'il y a de fréquences porteuses distinctes, chacune de ces fréquences correspondant à un seul circuit résonnant accordé sur elle.
  • Enfin, il est possible de superposer dans une même zone de transmission d'informations deux dispositifs selon l'invention, un pour chaque sens de circulation des véhicules, avec par exemple la même fréquence porteuse.

Claims (1)

  1. Dispositif de transmission d'informations par les rails entre une voie de circulation ferroviaire et un véhicule circulant sur cette voie, comportant sur la voie, pour chaque zone de transmission d'informations, un générateur (11) de signaux alternatifs à une fréquence déterminée constituant la fréquence porteuse des signaux à transmettre, un modulateur (12) desdits signaux alternatifs, un organe (13) de commande dudit modulateur de manière que ces signaux alternatifs soient modulés en fonction des informations à transmettre, une spire conductrice isolée (6) disposés en forme de cadre entre les deux files (1, 2) de rails près de l'extrémité aval de ladite zone de transmission d'informations, un dispositif (14) adaptateur d'impédances disposé entre ledit modulateur et ladite spire, et, à bord dudit véhicule, des moyens de réception accordés sur ladite fréquence porteuse, ledit dispositif étant caractérisé en ce que les zones de transmission d'informations sont adjacentes de manière à assurer une transmission continue des informations sur toute la longueur de la voie, chaque zone étant délimitée indépendamment des sections du système de cantonnement de ladite voie, par deux circuits résonnants (4, 5) accordés sur ladite fréquence porteuse et branchés entre les deux files de rails respectivement à l'extrémité aval et à l'extrémité amont de ladite zone de transmission, ladite fréquence porteuse étant choisie à l'extérieur des bandes de fréquence utilisées dans le système de cantonnement de ladite voie.
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