EP0050535B1 - Circuit de voie de chemin de fer perfectionné - Google Patents
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- EP0050535B1 EP0050535B1 EP81401361A EP81401361A EP0050535B1 EP 0050535 B1 EP0050535 B1 EP 0050535B1 EP 81401361 A EP81401361 A EP 81401361A EP 81401361 A EP81401361 A EP 81401361A EP 0050535 B1 EP0050535 B1 EP 0050535B1
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- B61L3/22—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation
- B61L3/24—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation employing different frequencies or coded pulse groups, e.g. in combination with track circuits
- B61L3/243—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation employing different frequencies or coded pulse groups, e.g. in combination with track circuits using alternating current
Description
- La présente invention concerne un circuit de voie de chemin de fer, constitué par les deux rails d'une portion de voie ferrée et comprenant un organe d'émission connecté à l'extrémité aval du circuit et un organe de réception connecté à l'extrémité amont.
- On sait que la sécurité et la régularité des trains circulant sur les voies de chemin de fer dépendant, entre autres conditions, de la distance séparant deux convois successifs sur une même voie, compte tenu de la vitesse admissible en fonction des caractéristiques de freinage des trains et du profil de la ligne.
- Les informations nécessaires au conducteur du train pour déclencher les actions permettant d'assurer cette sécurité et cette régularité peuvent être transmises en des points fixes du parcours par des signaux latéraux espacés le long des voies. Elles peuvent aussi, en substitution ou en renforcement de la signalisation latérale et lorsqu'il s'agite de conduite automatique ou de conduite manuelle contrôlée, être transmises directement et en tous points de la voie vers la machine.
- De façon générale, à l'heure actuelle, ce sont des dispositif de sécurité appelés »circuits de voie«, qui permettent d'élaborer et de transmettre les informations nécessaires à la sécurité à la sécurité et à la régularité du trafic, aussi vien dans les systèmes à signaux latéraux que dans un certain nombre de systèmes mettant en oeuvre les procédés de transmission d'information de la voie vers la machine.
- De façon connue en soi, la voie est divisée en une succession de cantons, chaque canton étant équipé d'un circuit de voie. Sous sa forme la plus générale, un circuit de voie est constitué d'un organe d'émission et d'un organe de réception, situés chacun à une extrémité du circuit de voie, et reliés aux rails, de telle sorte qu'un essieu shunteur situé entre le point d'émission et le point de réception de la voie provoque la désexcitation d'un relais associé au récepteur. Dans le cas d'un circuit de voie associé à des signaux latéraux, la position relative de l'émetteur et du récepteur du circuit de voie vis-à-vis de l'entrée et de la sortie du canton est indifférente, puisque seule compte la présence ou l'absence d'un essieu shunteur sur le canton. Il n'en est pas de même dans le cas où le circuit de voie est utilisé dans un système avec transmission des informations de la voie vers le train. Dans un tel système, le train reçoit les informations par captage du champ électro-magnétique rayonné par les rails, champ existant du fait de la circulation du courant de signalisation dans chacune des filets de rails. L'organe de réception situé à bord du train doit alors, par principe, se trouver en permanence entre l'organe émetteur et le premier essieu shunteur du train. Il s'ensuit évidemment que dans ce cas, l'organe émetteur doit toujours être connecté à l'extrémité aval du circuit de voie, tandis que l'organe récepteur est connecté à l'extrémité amont.
- Dans les réseaux où la densité du trafic est un des éléments dominants, tels que les réseaux urbains, la signalisation d'espacement doit être conçue de telle sorte que soit minimisé l'écart entre deux convois successifs et que soient réduits autant que faire se peut les temps d'arrêt des trains devant un signal fermé. Il est donc intéressant de pouvoir ouvrir ce signal par anticipation du dégagement, par le train l'occupant, d'un canton situé en aval, tout en conservant entre le signal à ouvrir et un point critique du canton en voie de dégagement une longueur de voie libre correspondant à la distance limite de freinage dans les conditions les plus défavorables. Il est nécessaire, pour réaliser une telle anticipation, de connaître avec toute la sécurité requise la position de l'ensemble du train par rapport aux deux extrémités du canton qu'il occupe et/ou par rapport aux points critiques éventuels.
- Or, dans les systèmes connus de l'art antérieur, la nécessité de localiser simultanément le premier essieu shunteur du train (tête du train) et le dernier essieu shunter du train (queue du train) pour connaître la position relative de l'ensemble du convoi vis-à-vis des deux extrémités du canton et/ou d'un point particulier conduit à une incompatibilité entre circuit de voie et transmission d'informations de la voie vers la machine.
- La présente invention a donc pour but principal de remédier à cet inconvénient et pour ce faire elle a pour objet un circuit de voie du type susmentionné qui se caractérise essentiellement en ce qu'il comprend en outre au moins un capteur électromagnétique disposé à un emplacement déterminé le long du circuit de voie, un récepteur associé à ce capteur et des moyens de commutation pour commuter les organes d'émission et de réception du circuit de voie, après que le récepter associé au capteur ait été désexcité par le passage sur ledit capteur du premier essieu shunter porté par le train circulant sur la voie.
- Grâce à cette disposition, il est possible, ainsi qu'on le verra plus clairement par la suite, de détecter le passage du dernier essieu shunteur du train en un point particulier du circuit de voie matérialisé par le capteur, sans pour autant interrompre la transmission des informations entre la voie et la machine, la détection du dernier essieu shunteur se traduisant par la réexcitation du récepteur associé au capteur.
- Il apparaît toutefois qu'une telle disposition peut entraîner une réexcitation prématurée dudit récepteur, dans le cas où l'intervalle existant entre deux essieux contigus du train est supérieur à la distance séparant le capteur de l'extrémité amont du circuit de voie où se trouve connecté l'émetteur.
- Pour remédieur à cette situation, le circuit de voie, supposé du type à joints électriques de séparation, c'est-à-dire sans joints isolants, comporte un second capteur disposé en amont du premier et au-delà de l'extrémité correspondante du circuit de voie, à une distance de celui-ci supérieure à l'intervalle maxima existant entre deux essieux shunteurs contigus des trains susceptibles de circuler sur la voie, ce second capteur étant associé à un récepteur sensible à la fréquence de fonctionnement du circuit de voie considéré.
- Ainsi, l'information de libération anticipée, correspondant à la détection du dernier essieu shunteur, ne sera délivrée que lorsque les récepteurs associeés aux deux capteurs seront simultanément désexcités.
- De préférence, le second capteur est implanté dans la zone médiane du joint électrique de séparation et il est associé à un second récepteur sensible à la fréquence de fonctionnement du circuit de voie situé en amont.
- Il est ainsi possible de profiter de la présence de ce second capteur pour déterminer avec précision la position du »joint fictif« d'entrée du circuit de voie et pour vérifier la libération de la totalité de la zone occupée par le joint.
- Selon une autre caractéristique de l'invention, le circuit de voie comporte un organe d'émission additionnel qui est connecté à la place de l'organe de réception dès que le récepteur associé au capteur est désexcité, tandis que l'organe d'émission d'origine reste branché à l'extrémité aval du circuit de voie.
- Grâce à cette disposition, il est toujours possible d'effectuer la détection du dernier essieu, même dans le cas de trains très courts ou de circuits de voie très longs. En l'absence d'organe d'émission additionnel, il est en effet nécessaire, pour ne pas interrompre la transmission des informations entre la voie et la machine, de ne commuter les organes d'émission et de réception que lorsque le premier essieu a dépassé l'extrémité aval du circuit de voie considéré. Or, il se peut qu'à cet instant, le dernier essieu soit déjà passé au-dessus du capteur, si la distance qui sépare le capteur de l'extrémité aval du circuit de voie est supérieure à la longueur du train.
- Selon encore une autre caractéristique de l'invention, plusieurs capteurs électromagnétiques, associés chacun à un récepteur, sont répartis le long du circuit de voie, l'organe d'émission d'origine étant connecté successivement dans le temps, immédiatement en aval des différents capteurs, puis à l'extrémité aval du' circuit de voie, au fur et à mesure de l'avancement du train dans ledit circuit de voie.
- Il est ainsi possible de détecter simultanément le premier essieu et le dernier essieu du train, tout en améliorant les conditions de transmission des informations entre la voie et la machine, puisque la distance entre la tête du train et l'émetteur se trouve réduite.
- Plusieurs formes d'exécution de l'invention sont décrites ci-après à titre d'exemples, en référence aux dessins annexés dans lesquels:
- - la figure 1 est un schéma synoptique d'un circuit de voie équipé conformément à l'invention;
- - la figure 2 est un schéma synoptique illustrant une application de l'invention à l'exploitation d'une portion de réseau comprenant des gares successives;
- - la figure 3 est un schéma synoptique d'une première variante de réalisation de l'invention;
- - la figure 4 est un schéma synoptique d'une deuxième variante de réalisation de l'invention; et
- - la figure 5 est un schéma synoptique d'une troisième variante de réalisation de l'invention.
- Le circuit de voie représenté sur le schéma de la figure 1 est du type à joints électriques de séparation, également connu sous le nom de circuit de voie sans joints, c'est-à-dire sans joints isolants. Il est essentiellement consitué par les deux files de rails r1 et r2 d'une portion de voie ferrée bornée électriquement par deux joints électriques de séparation J, et J2. Ces joints sont respectivement matérialisés par les impédances Z3, Z, et Z2, Z4. On supporesa en outre que les trains se déplacent sur la voie dans le sens indiqué par la flèche F.
- De façon connue en soi, le courant de signalisation circulant dans le circuit de voie ainsi défini est à une première fréquence Fi, tandis que le courant de signalisation circulant dans les circuits de voie situés respectivement en amont et en aval du circuit de voie considéré à une deuxième fréquence F2 différente de F1. Ce courant de signalisation à la fréquence, F, est engendré par un organe d'émission Ev qui est normalement connecté à l'extrémité aval du circuit de voie, soit aux bornes de l'impédance Z2. En l'absence d'essieu shunteur sur le circuit de voie considéré, cet organe d'émission Ev permet d'exister un organe de réception Rv sensible à la fréquence Fi qui est normalement connecté à l'extrémité amont dudit circuit, soit aux bornes de l'impédance Zi.
- Conformément à l'invention, le circuit de voie comprend en outre un capteur électromagnétique C1, placé au sol à proximité de l'une ou l'autre des deux files de rails ri et r2, en un point P1 du circuit situé à une distance di de l'impédance Zi. Ce capteur Ci, qui peut être de tout type connu, permet de transformer le champ environnant dû au courant de signalisation circulant dans les rails r1, r2 en une tension de même fréquence et d'amplitude proportionnelle à l'intensité de ce courant. Il est donc associé à un récepteur Rc, sensible à la fréquence Fi du circuit de voie considéré.
- Un dispositif de commutation ou commutateur COM est par ailleurs prévu pour inverser la position à la voie de l'émetteur Ev et du récepteur Rv. Autrement dit, selon l'état de ce dispositif de commutation, on pourra rencontrer le récepteur Rv à l'extrémité amont du circuit (connecté aux bornes de l'impédance Zi) et l'émetteur Ev à l'extrémité aval du circuit (connecté aux bornes de l'impédance Z2) ou inversement. Le dispositif de commutation COM est commandé par une logique de commutation LOG recevant elle-même les ordres d'un dispositif de traitement de l'information TI qui centralise les informations émanant des différents points de réception disposés le long du circuit de voie. En l'occurrence , il s'agit des informations issues respectivement du récepteur de circuit de voie Rv, du récepteur Rc, associé au capteur Ci et d'un récepteur R sensible à la fréquence F2 qui est connecté aux bornes de l'impédance Z4 constituant l'extrémité amont du circuit de voie situé en aval du circuit de voie considéré.
- Le circuit de voie qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante:
- Au départ, le circuit de voie est dans son état initial défini par une position du commutateur COM telle que le récepteur Rv se trouve connecté aux bornes de l'impédance Z1 et l'émetteur Ev aux bornes de l'impédance Z2. De plus, aucun essieu shunter ne se trouve sur la portion de voie considérée, de sorte que les récepteurs Rv, Rc, et R sont tous les trois excités.
- Supposons maintenant qu'un train se déplace sur la voie, dans le sens indiqué par la flèche F, du circuit de voie situé en amont vers le circuit de voie situé en aval, en passant par le circuit de voie considéré. Lorsque le premier essieu shunteur du train pénètre dans le joint d'entrée Ji, et pour une position variable de celui-ci à l'intérieur dudit joint, le récepteur Rv connecté aux bornes de l'impédance Z1 se désexcite. Ensuite, quand le premier essieu shunteur franchit le point Pl où se trouve implanté le capteur Ci, le récepteur associé Rc, se désexcite à son tour du fait de la dérivation dans l'essieu shunteur de tout ou partie du courant de signalisation engendré par l'émetteur Ev.
- Finalement, le premier shunteur du train pénètre dans le joint de sortie J2 et entraîne la désexcitation du récepteur R. A cet instant, le dispositif de traitement de l'information TI provoque, par l'intermédiaire de la logique de commutation LOG, le passage du commutateur COM dans l'état complémentaire de son état initial, l'émetteur Ev se trouvant dès lors connecté aux bornes de l'impédance Z1 alors que le récepteur Rv se trouvera connecté aux bornes de l'impédance Z2. Il apparaît alors que le récepteur Rv sera désexcité, confirmant le nouvel état du circuit, et que le récepteur Rc, pourra se réexciter dès l'instante où le dernier essieu shunteur du train aura franchi, à son tour, le point Pl puisqu'alors l'émetteur Ev injectera le courant de signalisation en arrière du train. On dispose donc ainsi d'une information correspondant à la détection du passage du dernier essieu shunteur du train en un point P1 du circuit de voie.
- On notera en outre qu'avec une telle disposition, la transmission d'informations entre la voie et la machine n'est jamais interrompue. En effet, lors de la commutation de l'émetteur Ev, le récepteur situé à bord du train reçoit déjà les informations nécessaires de l'émetteur qui équipe le circuit de voie situé en aval.
- La libération de la zone constituée par le joint électrique J1 et la portion de voie »d1« comprise entre l'impédance Z1 et le point P1 permet, comme illustré sur la figure par la connexion AM, de délivrer une information d'exploitation vers les équipements de signalisation situées en amont du circuit de voie, autorisant par exemple une ouverture anticipée des signaux amonts dès que l'essieu arrière du train a franchi ce point P1, la distance »d1« étant considérée comme limite par exemple vis-à-vis des caractérisitiques de freinage des trains circulant sur la voie. Le retour de l'ensemble du circuit de voie à l'état initial sera déclenché par la réexcitation du récepteur Rv, cette réexcitation étant obtenue lorsque le dernier essieu shunteur du train sera suffisamment éloigné en aval de l'impédance Z2 du joint de sortie J2 du circuit de voie.
- En se référant maintenant à la figure 2, on va décrire un exemple d'application de l'invention à un problème d'exploitation lié à un réseau dans lequel la densité de circulation et, par conséquent, la rnimitation à une durée aussi faible que possible, d u temps de stationnement dès trains devant un signal fermé, est l'élement dominant. Soit donc un réseau comportant, en particulier, deux gares A et B. L'entrée de la gare A est protégée par un signal d'entrée Si, et sa sortie, par un signal de sortie S2. De même, l'entrée de la gare B est protégée par un signal d'entrée S3, tandis que sa sortie est protégée par un signal S4.
- Les circuits de voie de la portion de réseau considérée sont naturellement équipés conformément à l'invention. Ainsi, notamment, le circuit de voie séparant la sortie de la station A (signal S2) de l'entrée de la station B (signal S3) comporte un capteur Ci en un point Pi, et le circuit de voie de quai de la station B comporte un capteur Ce en un point PB.
- Dans l'exploitation classique, à section tampon, le signal S1 ne peut se débloquer que lorsque le canton inter-station est entièrement libéré. Dès lors, un train TA ne pourra accéder au quai de la station A que lorsque le train précédant TB aura dégagé totalement le circuit de voie compris entre les deux signaux S2 et S3. La mise en oeuvre des circuits de voie conformes à l'invention permet, dès la libération par le dernier essieu shunteur du train de la portion de la voie d comprise entre le signal de sortie S2 et le point Pl d'implantation du capteur Ci de débloquer prématurément le signal S1, autorisant le train TA à accéder au quai de la station aval (circuit d'inter-station). De même, le dégagement par le train TB de la portion de voie comprise entre le signal d'entrée S3 de la station B et le point PB, permettra d'autoriser le train TA à quitter la station A' avant dégagement complet du quai de la station B par le train TB. Toutes ces opérations sont réalisées automatiquement, grâce à un système de commande automatique de commutation CAC relié aux différents éléments du réseau.
- Il apparaît toutefois qu'une disposition telle que celle décrite à la figure 1 peut entraîner une réexcitation prématurée du récepteur Rc, si la distance »d1« est inférieure à l'intervalle existant entre deux essieux contigus du train. Le schéma synoptique de la figure 3, qui reprend tous les éléments de la figure 1, représente une variante de réalisation de l'invention permettant précisément de pallier à une telle situation, grâce à l'utilisation d'un capteur additionnel C2 implanté en un point P2 situé en amont de telle façon que la distance »d2« séparant le capteur C2 du capteur Ci soit supérieure à la longueur maximale existant entre deux essieux contigus sur les trains circulant sur le réseau. A ce capteur C2 sont associés les récepteurs Rc22 et Rc21 sensibles, l'un à la fréquence F2 du circuit de voie amont, l'autre à la fréquence Fi du circuit de voie. L'information de libération anticipée sera alors délivrée lorsque l'ensemble des trois récepteurs Rc1, Rc21, Rc22 sera réexcité.
- De préférence, le capteur C2 est implanté au milieu du joint J1. Il permet alors, avec ses récepteurs associés, de préciser la position du »joint fictif« d'entrée du circuit de voie délimité par les joints électriques J1 et J2 et de vérifier la libération de la totalité du joint amont Ji. En effet, lorsque le premier essieu shunteur du train péné- tre dans le joint Ji, il commence par désexciter le récepteur Rc22, pluis le récepteur Rc21 dès qu'il a franchi le point P2, définissant ainsi avec précision l'emplacement du joint fictif marquant l'entrée du circuit de voie considéré.
- Par raison de symétrie, un capteur C3, associé à un récepteur Rc31 sensible à la fréquence F1 et un récepteur Rc32 sensible à la fréquence F2 est implanté au point P3 du joint J2, permettant la commande de retour du commutateur COM à l'état initial lorsque la totalité du joint J2 aura été libérée par le dernier essieu shunteur du train.
- Avantageusement, les récepteurs Rc21, et Rc32 peuvent se substituer aux récepteurs des circuits de voie concernes, normalement connectés aux bornes des impédances Z1 et Z4.
- Dans le mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 1, on a vu que la commutation entre les organes d'émission et de réception ne s'effectuait que lors de la pénétration du premier essieu shunteur du train dans le joint de sortie J2, ceci afin de ne pas interrompre la transmission des information entre la voie et la machine. Or, il se peut qu'à cet instant, le dernier essieu shunteur du train ait déjà dépassé le point d'implantation P1 du capteur Ci, soit parce qu'il s'agit d'un train très court, soit encore parce que la distance séparant le capteur de l'extrémité aval du circuit de voie est tout simplement supérieure à la longueur du train. Le bon fonctionnement du système impose par conséquent une implantation particulière du capteur Ci en fonction de la longueur minimale des trains circulant sur la voie.
- La variante de réalisation de l'invention représentée sur la figure 4, qui reprend tous les éléments de la figure 3, permet précisément de remédier à cet inconvénient, grâce à l'adjonction d'un organe d'émission additionnel E. La commutation conforme à l'invention entre les organes d'émission et de réception s'effectue alors dans un premier temps enre le récepteur Rv et l'émetteur additionnel E, et ce dès que le récepteur Rc, associé au capteur Ci se désexcite, tandis que l'émetteur Ev reste branché aux bornes de l'impédance Z2 et peut ainsi continuer à transmettre des informations de la voie vers la machine. On notera d'ailleurs que l'émetteur additionnel E peut consister de façon simple en un dispositif de type connu permettant de prélever une partie de l'énergie disponible en sortie de l'émetteur Ev pour l'injecter aux bornes de l'impédance Z1 dans les conditions déterminées par l'état du commutateur COM.
- L'état ainsi défini de la logique de commutation LOG et du commutateur COM constitue, pour le dispositif de traitement de l'information TI, la mémorisation de l'occupation du circuit de voie bien que, du fait de la présence simultanée des deux émetteurs Ev et E, les récepteurs Rc22, Rc21, Rc1, Rc31, Rc32 puissent être excités en même temps pour peu la longueur du train occupant le circuit de voie soit inférieure à la distance d3 séparant le point Pl d'implantation du capteur Ci de l'extrémité aval du circuit de voie constituée par l'impédance Z2.
- Cette mémorisation sera annulée lorsque le premier essieu du train franchissant le point d'implantation de l'impédance Z2 aux bornes de laquelle est branché l'émetteur Ev, le récepteur Rc31 sera désexcité. Dans le deuxième temps, la logique de commutation LOG entraînera alors le débranchement de l'émetteur additionnel E et la connexion en lieu et place de cet émetteur (c'est-à-dire aux bornes de l'impédance Zi) de l'émetteur Ev, dont la présence n'est plus nécessaire en aval du circuit de voie puisque la tête du train a déjà franchi l'extrémité correspondante du circuit de voie. On évite ainsi le conflit entre les signaux des deux émetteurs E et Ev lors de la libération par le dernier essieu du train de l'intervalle Z1―Z2 tout en conservant la permanence de l'information de présence du dernier essieu du train en amont du point Pt qui, comme on l'a vu, nécessite la présence d'un émetteur à l'extrémité amont du circuit de voie.
- Le retour du dispositif à l'état initial sera déclenché par la réexcitation du récepteur Rc3, qui interviendra lorsque le dernier essieu du train aura dépassé le point P3, libérant ainsi le circuit de voie.
- Le schéma synoptique de la figure 5 représente une autre variante de réalisation de l'invention dans laquelle on utilise plusieurs capteurs successifs tels que Ci, C4, C5, répartis le long du circuit de voie considéré, chacun de ces capteurs étant associé à un récepteur sensible à la fréquence Fi, respectivement Rc,, Rc4 et Rcs. Dans cette variante de réalisation qui reprend naturellement tous les éléments de la figure 4 avec le mode de fonctionnement correspondant, l'émetteur Ev est connecté successivement dans le temps et immédiatement en aval des différents capteurs, soit aux points 1, 2, 3, puis aux bornes de l'impédance Z2, au fur et à mesure de la progression du train dans le canton. Il s'ensuit évidemment que les récepteurs associés à chacun de ces capteurs se désexcitent successivement au fur et à mesure que le premier essieu shunteur du train s'intercale entre l'émetteur Ev et le capteur concerné.
- Une telle disposition permet notamment de détecter simultanément la présence du premier essieu et du dernier essieu du train à l'intérieur du circuit de voie, et donc de situer géographiquement le train sur ce circuit de voie. Cette disposition permet également, en particulier dans le cas de circuits de voie de grande longueur, d'améliorer si nécessaire les conditions de transmission des informations de la voie vers la machine en réduisant la longueur de la voie existant entre l'émetteur Ev qui génère les informations à transmettre à la tête du train qui reçoit ces informations.
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