EP0043753B1 - Boucle induisant un courant dans les deux rails d'une voie ferrée - Google Patents

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EP0043753B1
EP0043753B1 EP81401021A EP81401021A EP0043753B1 EP 0043753 B1 EP0043753 B1 EP 0043753B1 EP 81401021 A EP81401021 A EP 81401021A EP 81401021 A EP81401021 A EP 81401021A EP 0043753 B1 EP0043753 B1 EP 0043753B1
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EP
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strip
loop
rails
rail
conductive
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EP81401021A
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Jean Salmon
Claude Theze
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Jeumont Schneider SA
Original Assignee
Jeumont Schneider SA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L1/00—Devices along the route controlled by interaction with the vehicle or vehicle train, e.g. pedals
    • B61L1/18—Railway track circuits
    • B61L1/181—Details
    • B61L1/187—Use of alternating current

Definitions

  • the present invention relates to devices for transmitting information to a train running on a railway, and, more specifically, the implementation of a loop inducing a high frequency alternating current in the two rails of a railway.
  • Such a device is, for example, described in patent application EP-A-0 007 271. It comprises, in each transmission zone, a generator of alternating signals modulated by the signals to be transmitted and which is coupled to the rail wires by induction by means of a frame-shaped turn arranged downstream of the zone which is delimited upstream and downstream by resonant circuits tuned on the carrier frequency of the signals transmitted.
  • the loops inducing a current in the rails of a railway track consist of a turn produced by means of a conductive cable placed on the runner of the rails, at least in the parts of the loop parallel to the rails.
  • a loop placed at one end of a block block, and forming a rectangle 12 meters long, must induce an alternating current at 35 kHz over a block 500 meters long, such so that at the other end of this block, the amplitude of the short-circuit current is always greater than 100 mA.
  • the overall power consumed by such a loop coupled to the railway, infinite ballast is equal to approximately 30 watts, corresponding to the losses, in particular due to the skin effect and to the iron losses (see in this regard the teaching of the patent US-A-3,984,073).
  • the present invention aims to reduce the overall power consumption by eliminating losses, so that an alternating current generator of simplified technology can supply the loop.
  • the loop consists of two conductive turns, produced by means of a strip of conductive metal fixed on a strip of insulating material, the conductive strip being arranged in the parts of the loop which are parallel to the rail, in a plane parallel to the sides of the core of the rail, and on either side of the latter, the insulating strip separating the core of the rail and the conductive strip.
  • the two turns are connected in such a way that they are traversed by the same current in the same direction on either side of the core of the same rail.
  • a track block is constituted for the alternating current, of a closed circuit comprising the two rows of rails 1 and 2 shunted at each end by a resonant circuit 4, 5 tuned on the frequency of the current induced by loop 6.
  • the latter is connected to an alternating current generator 7.
  • This loop consists of two turns made by means of a strip 8 of conductive material, such as copper, of very small thickness compared to its width, fixed by means of a strip 9 of insulating material, on the one hand and on the other side of the core 10 of the rail, at least in the parts of the loop parallel to a rail.
  • the conductive strip 8 is arranged in a plane parallel to the walls of the core 10 of the rail.
  • the two turns can be connected in series, so that the current flows in the same direction in each part of the loop.
  • the fields generated by the two turns in the rail practically cancel each other out in the core 10 which constitutes the narrowed part of the rail, which makes it possible to reduce the losses in the iron for a nominal current half and the same number of ampere-turns.
  • a conductive strip 5 cm wide and 0.2 mm thick was used attached to an insulating strip of the same width, but 18 mm thick, to limit the coupling, source of iron losses, while remaining within the gauge of the rail head, so that the wheel of a train traveling on the track does not come to shear the loop.
  • a current of 4A was circulated. The overall power consumed was approximately 12 watts, which represents a necessary power gain of 60%, and which made it possible to use an alternating current generator of very simple design and inexpensive technology.
  • the fixing of the conductive strips 8 on the insulating material, on either side of the rail can be ensured by means of staples, adhesive, etc.
  • the assembly, insulating and conducting material can be fixed by insulated tabs, integral with staples hanging on the pad 11 of the rail.

Description

  • La présente invention concerne les dispositifs permettant de transmettre des informations à un train circulant sur une voie ferrée, et, plus précisément, la mise en oeuvre d'une boucle induisant un courant alternatif à haute fréquence dans les deux rails d'une voie ferrée.
  • Un tel dispositif est, par exemple, décrit dans la demande de brevet EP-A-0 007 271. Il comprend, dans chaque zone de transmission, un générateur de signaux alternatifs modulés par les signaux à transmettre et qui est couplé aux fils de rail par induction au moyen d'une spire en forme de cadre disposée en aval de la zone qui est délimitée en amont et en aval par des circuits résonnants accordés sur la fréquence porteuse des signaux émis.
  • D'une manière générale, les boucles induisant un courant dans les rails d'une voie ferrée sont constituées par une spire réalisée au moyen d'un câble conducteur disposé sur le patin des rails, tout au moins dans les parties de la boucle parallèles aux rails. Par exemple, une telle boucle, disposée à l'une des extrémités d'un canton de voie, et formant un rectangle de 12 mètres de long, doit induire un courant alternatif à 35 kHz sur un canton de 500 mètres de long, de telle manière qu'à l'autre extrémité de ce canton, l'amplitude du courant de court-circuit soit toujours supérieure à 100 mA. La puissance globale consommée par une telle boucle couplée à la voie ferrée, ballast infini, est égale à 30 watts environ, correspondant aux pertes, notamment dues à l'effet de peau et aux pertes fer (voir à ce propos l'enseignement du brevet US-A-3 984 073).
  • De ce fait, un courant d'au moins 8 ampères doit circuler dans la boucle et le générateur approprié est relativement coûteux.
  • La présente invention a pour but de réduire la puissance consommé globale par élimination des pertes, de manière qu'un génerateur de courant alternatif de technologie simplifiée puisse alimenter la boucle.
  • Selon l'invention, telle que caractérisée par la revendication 1, la boucle est constituée de deux spires conductrices, réalisées au moyen d'une bande de métal conducteur fixée sur une bande en matériau isolant, la bande conductrice étant disposée dans les parties de la boucle qui sont parallèles au rail, dans un plan parallèle aux flancs de l'âme du rail, et de part et d'autre de celle-ci, la bande isolante séparant l'âme du rail et la bande conductrice. Les deux spires sont connectées de telle manière qu'elles soient parcourues par un même courant de même sens de part et d'autre de l'âme d'un même rail.
  • L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit à laquelle une planche de dessins est annexée.
    • La figure 1 représente schématiquement un canton de voie ferrée pour le courant alternatif.
    • Les figures 2 et 3 représentent respectivement en coupe transversale et en perspective un rail équipé de deux bandes conductrices formant la boucle de deux spires, conformément à l'invention, et
    • La figure 4 représente schématiquement en perspective la boucle proprement dite.
  • En référence maintenant aux figures, un canton de voie est constitué pour le courant alternatif, d'un circuit fermé comprenant les deux files de rails 1 et 2 shuntées à chaque extrémité par un circuit résonnant 4, 5 accordé sur la fréquence du courant induit par la boucle 6. Cette dernière est connectée à un générateur 7 de courant alternatif.
  • Cette boucle est constituée de deux spires réalisées au moyen d'une bande 8 en matériau conducteur, tel du cuivre, de très faible épaisseur par rapport à sa largeur, fixée par l'intermédiaire d'une bande 9 en matériau isolant, de part et d'autre de l'âme 10 du rail, tout au moins dans les parties de la boucle parallèles à un rail.
  • De ce fait, la bande conductrice 8 est disposée dans un plan parallèle aux parois de l'âme 10 du rail.
  • Grâce à cette disposition, les deux spires peuvent être connectées en série, de telle manière que le courant circule dans le même sens dans chaque partie de la boucle. Ainsi, les champs engendrés par les deux spires dans le rail (voir figure 2) s'annulent pratiquement dans l'âme 10 qui constitue la partie rétrécie du rail, ce qui permet de réduire les pertes dans le fer pour un courant nominal moitié et un même nombre d'ampères-tours.
  • Enfin, l'utilisation d'une bande conductrice permet d'éliminer l'effet de peau ainsi que les pertes dues à l'effet de proximité entraînant des modifications locales importantes de la répartition du courant dans le conducteur.
  • Dans un example de réalisation, on a utilisé une bande conductrice de 5 cm de large et de 0,2 mm d'épaisseur fixée à une bande isolante de même largeur, mais de 18 mm d'épaisseur, pour limiter le couplage, source de pertes fer, tout en restant dans le gabarit du champignon du rail, de manière à ce que la roue d'un train circulant sur la voie ne vienne pas cisailler la boucle. Pour obtenir 8 ampères-tours, on a fait circuler un courant de 4A. La puissance globale consommée s'est élevée à 12 watts environ, ce qui constitue un gain en puissance nécessaire de 60%, et ce qui a permis d'utiliser un générateur de courant alternatif de conception très simple et de technologie peu coûteuse.
  • La fixation des bandes conductrices 8 sur le matériau isolant, de part et d'autre du rail peut être assurée au moyen d'agrafes, adhésif, etc....
  • L'ensemble, matériau isolant et conducteur peut être fixé par des pattes isolées, solidaires d'agrafes s'accrochant sur le patin 11 du rail.

Claims (3)

1. Boucle en forme de cadre, prévue pour constituer la spire d'un dispositif de transmission d'informations par les rails entre une voie de circulation ferroviaire et un véhicule circulant sur cette voie, et permettant d'induire un courant alternatif de haute fréquence dans les deux rails (1,2) d'une zone d'une voie ferrée délimitée par deux circuits résonnants (4, 5) accordés sur ladite fréquence lesdits rails affectant sensiblement, en coupe transversale, la forme d'un champignon dont l'extrémité inférieure de l'âme (10) est aplatie pour former le patin (11), caractérisée en ce que ladite boucle (6) est constituée de deux spires conductrices réalisées au moyen d'une bande de métal conducteur (8) fixée sur une bande en matériau isolant (9), ladite bande en matériau conducteur (8) étant disposée, dans les parties de la boucle qui sont parallèles audit rail, dans un plan parallèle aux flancs de ladite âme (10) et de part et d'autre de cette dernière, ladite bande en matériau isolant (9) séparant ladite âme (10) et ladite bande en matériau conducteur (8).
2. Boucle selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux spires conductrices sont connectées de telle manière qu'elles soient parcourues par un même courant de même sens, de part et d'autre de l'âme (10) d'un même rail.
3. Boucle selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ladite bande en matériau conducteur (8) est réalisée au moyen d'une feuille de cuivre de 5 cm de large environ et de 0,2 millimètre d'épaisseur environ, tandis que ladite bande en matériau isolant (9) a une épaisseur cent fois supérieure à celle de la bande en matériau conducteur (8).
EP81401021A 1980-07-07 1981-06-25 Boucle induisant un courant dans les deux rails d'une voie ferrée Expired EP0043753B1 (fr)

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