EP1277641A1 - Dispositif d'equipement pour voies de type ferroviaire - Google Patents
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- EP1277641A1 EP1277641A1 EP01870163A EP01870163A EP1277641A1 EP 1277641 A1 EP1277641 A1 EP 1277641A1 EP 01870163 A EP01870163 A EP 01870163A EP 01870163 A EP01870163 A EP 01870163A EP 1277641 A1 EP1277641 A1 EP 1277641A1
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
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- B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
- B61L23/08—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for controlling traffic in one direction only
- B61L23/14—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for controlling traffic in one direction only automatically operated
- B61L23/16—Track circuits specially adapted for section blocking
- B61L23/166—Track circuits specially adapted for section blocking using alternating current
Definitions
- the present invention relates to a equipment for rail-type tracks.
- the present invention also relates to a method of detecting the passage of a train using the above-mentioned equipment device.
- Electric seals have the advantage, with respect to insulating joints, to maintain a track galvanically uninterruptible, i.e. continuous, while limiting the transmission of energy in a portion of way. This considerably reduces the costs of laying, maintenance and monitoring of tracks while allowing higher speeds. This is of interest particularly important for equipping track tracks high speed trains.
- the "joint” is consists of two successive “plug circuits" which are separated by a section of track.
- An electrical joint is therefore made up of two rails of a certain length and each electrically represented by a self, a first and second chord block also called “Tuning Unit” in English (TU) allowing the realization tuning to the frequency of the track circuit.
- first chord block performs the short circuit at a given first frequency while the second chord block ensures the joint agreement electric and coupling at the same frequency.
- these functions are reciprocal for two track circuits that each joint separates.
- the present invention aims to provide a new configuration of electrical seals which does not have the drawbacks of the state of the art.
- the present invention aims to provide a solution which reduces the distances used for placement of electrical seals and thereby reduce uncertainty about the position of the point of occupancy or release of the section in the electrical joint.
- the present invention also aims to propose a solution that allows to nest joints provided according to the present invention to equipment such as proposed according to the state of the art to be able monitor any section of track while avoiding presence of insulating gasket.
- the present invention aims at everything particularly to offer a solution that can be applicable in the area of stations, where the distances between switches (and therefore the lengths available for placement of electrical seals) are lower than in full lane and where detection of the presence of a train must be performed with more than precision.
- the present invention also aims to allow the overlapping of track circuits.
- the present invention relates to a device arranged in connection with the two rails of a railway type track to achieve a joint electric, characterized in that this device is presented in the form of three chord blocks, a first block acting as a short circuit at a first frequency and being transparent at a second frequency, a second block playing the role of a short circuit at the second frequency and being transparent (i.e. high impedance for this frequency) at the first frequency, and the central block playing the role of a capacity at each of the two frequencies of use achieving the agreement of the two half-joints with respective frequencies.
- the three chord blocks are arranged within the same physical entity which is connected to the two rails by cables arranged over a distance of less than 10 meters.
- the present invention also relates to a method for detecting the passage of a traveling vehicle on a railway type track comprising two rails and in the form of sections of track called cantonments, separated by electrical seals, characterized in that a device is used in the form of three chord blocks, a first block playing the role of short circuit to a first frequency and being transparent to a second frequency, a second block playing the role of a short circuit per second frequency and being transparent to the first frequency, and the central block playing the role of a capacity at each of the two frequencies of use achieving the agreement of the two half joints at the respective frequencies.
- the frequencies of use of the different chord blocks are high frequencies.
- “high frequencies” is meant frequencies above 10 KHz while the bass frequencies can be defined as frequencies less than 5 KHz and that the medium frequencies are between 5 and 10 KHz.
- the device presenting itself in the form of three chord blocks is arranged in a longer cantonment delimited by conventional joints with two chord blocks.
- FIG. 1 represents a track provided with conventional electrical seals.
- Figures 4 and 5 show two forms preferred execution of a high electrical joint frequency, according to the invention.
- Figure 6 shows the elements main of an electrical joint according to the invention.
- Figure 7 shows examples of the device according to the invention, capable of receiving or sending two signals at the same time.
- an electrical joint (called RX / TX electrical seal) as shown in Figure 1 comprises, arranged between two rails 1 and 2, two blocks agree, respectively TU.RX ("Tuning Unit - Receiver") and TU.TX ("Tuning Unit - Transmitter”), which connect the two rails, and which are arranged at a distance included between 15 and 30 m from each other.
- the distance between two seals 3 and 4 can vary between a few hundred meters and one or even two kilometers.
- This joint then separates the two-part track 5 and 6, called “cantonments", with an overlap zone 7, corresponding to the distance between the two blocks. Presence detection of a train is carried out via signals present in the circuits corresponding to so-called cantonments at typical frequencies for each cantonment, which allows electrical separation of two adjacent circuits.
- block 10 of the joint 3 includes RLC circuits, which make this block equivalent to a tuning capacitor to a first frequency F1.
- this block 10 is linked to a transmitter (not shown), which is essentially equivalent to an AC voltage source arranged in series with said capacity and which emits a signal at a frequency F1.
- the block 11 of the joint 4 is equivalent to a tuning capacitor at frequency F1 and this block 11 is linked to a receiver (not shown), which is essentially equivalent to a selective AC voltmeter arranged in parallel on block 11 and which is capable of detect a potential difference at the frequency F1.
- the block 12 of seal 4 includes RLC circuits which make said block equivalent to a short circuit at frequency F1.
- the signal at the frequency F1 cannot go from the circuit of cantonment 5 to the adjacent circuit of cantonment 6.
- block 12 behaves like a second frequency tuning capacitor F2 and this block 12 is linked to a transmitter at this frequency F2, which sends a signal in the block circuit 6.
- the block 11 of the joint 4 is equivalent to a short circuit at frequency F2. Short circuits, respectively at the frequency F1 and at the frequency F2, thus ensure the effective separation of the two circuits adjacent blocks 5 and 6.
- Detection of a train on cantonment 5 for example is due to the fact that the axle of this train forms in itself a short circuit between the rails. In reality, the axle has a low impedance which can be assimilated to a short circuit which will cause a fall of current in the receiver linked to block 11, which is of this way disabled. This deactivation then corresponds to the detection of a train between blocks 10 and 11.
- Figures 2a, 2b and 2c show the equivalent circuits for a conventional joint.
- Figure 2d shows the potentials of the two signals 15 and 16, at near and in the electrical joint.
- Figure 2e represents the curves of "shunt" for the joint as shown in Figure 2a. These curves give the resistance which is recognized as being the maximum impedance which causes the deactivation of a receiver (voltage drop detected) and thus allows the train detection. This value is dependent on the position along the track, and at each position, this value must be greater than the effective resistance of the axle, which is represented by the value 17. As long as this value is found below the shunt curves, the train will be detected without problem.
- a conventional joint as shown in Figure 2 essentially uses frequencies of around 1.5 to 4 kHz. Using these basses frequencies require distances between chord blocks relatively high successive so as to achieve a sufficient joint impedance.
- the present invention provides a seal electric comprising three tuning blocks, such as shown in Figure 3a.
- this joint forms the separation between two adjacent track circuits 5 and 6 and called cantonments, for which the signals used are at frequencies F1 and F2.
- Block 26 (on the left side) serves as short circuit at frequency F2 and has an impedance raised to frequency F1. Block 26 therefore constitutes a open circuit at F1; it is also said to be “transparent” at frequency F1.
- block 27 (on the right side) serves short circuit at frequency F1 and this block 27 is transparent at frequency F2.
- the central block 25 is linked at the same time to a transmitter at the frequency F2 and to a receiver at frequency F1. This implies that in a adjacent joint, these functions will be reversed and we will have a transmitter at the frequency F1 and a receiver at the frequency F2.
- Figures 3b and 3c show the equivalent circuits, highlighting the separation effective of the two circuits.
- Figure 3d shows the potential in both circuits.
- the present invention provides a version where the distance between the central block and the two exterior blocks is around three meters, i.e. that the length of the full joint is about six meters.
- Such a seal is especially useful in areas referrals where more precision is needed in the measurement of position and therefore space available for placement of the electrical seal is more low.
- chord blocks are no longer located in different places, like those shown in Figure 3, but they are in a common unit agreement 35, referred to as "TU.HF" ("Tuning unit - High Frequency ", which is connected by cables 36 to the three adequate positions along the track. Cables additional 37 connect the unit 35 to the transmitter and receiver.
- TU.HF Transmission unit - High Frequency
- the unit common is located next to the track, as shown in Figure 5.
- the equivalent circuits and the curves of shunt are quite analogous to circuits and curves shown in Figure 3, although the distance between the outer terminals of the joint is reduced.
- FIG. 6 shows the components of the unit TU.HF agree for a version installed between the rails.
- the two functions of the tuning unit 35 namely the transmission function and reception function, are therefore grouped within the same entity.
- Two circuits are connected to this entity on either side of the connections transmission / reception. Each of these circuits can work such as a short circuit or with a high impedance depending on the frequency considered.
- the resistance and the self of the rails are modeled by elements 40 and 41.
- the central block of the joint includes two parallel branches, the first branch comprising an RLC circuit 42 and a circuit 43 of coupling connected to transmitter 44, the second branch comprising a coupling circuit 45, connected to the receiver 46.
- the two exterior blocks each include a circuit RLC, respectively 47 and 48.
- a resistor 49 is present between the tuning unit and the transmitter 44. This is a precaution to avoid the appearance of waves stationary in the cable.
- the invention also relates to devices similar to the version of Figure 6, which receive two signals at the same time or send two signals at the same time (Tx / Tx joints, Rx / Rx joints).
- This is for example the case for the seals 50 and 51 shown in Figure 7.
- the seal unit 50 is linked to two receivers 52, and the joint unit 51 is linked to two transmitters 53.
- the function of the coupling circuits 43 and 45 will naturally be adapted to these different forms execution of the seal according to the invention.
- a receiver / receiver joint (like the seal 50 shown in Figure 7) would need two identical coupling circuits instead of the two different circuits 43 and 45 as shown in the figure 6, which couple the central block to two receivers.
- the present invention also relates to a configuration that there is a superimposition of a low frequency electrical joint on a high frequency electrical seal. This allows the superimposition of a high frequency track circuit on a low frequency track circuit and modulation of the detection according to the required precision on areas specific to the railway track.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
La présente invention se rapporte à un dispositif disposé entre les deux rails d'une voie de type ferroviaire en vue de réaliser un joint électrique, caractérisé en ce que ce dispositif se présente sous la forme de trois blocs d'accord, un premier bloc jouant le rôle de court-circuit à une première fréquence et étant transparent à une seconde fréquence, un second bloc jouant le rôle d'un court-circuit à la seconde fréquence et étant transparent à la première fréquence, et le bloc central jouant le rôle d'une capacité pour chacune des deux fréquences d'utilisation. <IMAGE>
Description
La présente invention se rapporte à un
dispositif d'équipement pour voies de type ferroviaire.
La présente invention se rapporte également à
un procédé de détection du passage d'un train utilisant le
dispositif d'équipement susmentionné.
Les voies du réseau ferroviaire pour
lesquelles la détection de train est assurée par circuit de
voie sont actuellement équipées soit de joints isolants,
soit de joints électriques, dans les deux cas disposés à
intervalles réguliers le long des sections de voie
(appelées également "cantonnements").
Les joints électriques présentent l'avantage,
par rapport aux joints isolants, de maintenir une voie
galvaniquement sans coupure, c'est-à-dire continue, tout en
limitant la transmission d'énergie dans une portion de
voie. Ceci permet de réduire considérablement les frais de
pose, de maintenance et de surveillance des voies tout en
permettant des vitesses plus élevées. Ceci est d'un intérêt
particulièrement important pour l'équipement des voies des
trains à grande vitesse.
D'un point de vue électrique, le "joint" se
compose de deux "circuits bouchons" successifs qui sont
séparés par une section de voie. Un joint électrique est
donc constitué de deux rails d'une certaine longueur et
représentés électriquement chacun par une self, d'un
premier et d'un second bloc d'accord appelés également
"Tuning Unit" en anglais (TU) permettant la réalisation
d'un accord à la fréquence du circuit de voie.
Habituellement, un premier bloc d'accord
réalise le court-circuit à une première fréquence donnée
tandis que le second bloc d'accord assure l'accord du joint
électrique et le couplage à cette même fréquence. A la
seconde fréquence, ces fonctions sont réciproques pour les
deux circuits de voie que chaque joint sépare.
Les fonctions du joint électrique sont
multiples :
- empêcher la propagation du signal d'un circuit de voie vers le circuit de voie adjacent. Ceci est réalisé par le bloc d'accord extérieur qui présente à la fréquence du circuit de voie une impédance suffisamment faible;
- présenter à l'extrémité du circuit de voie une impédance suffisante à la fréquence utilisée, au moyen d'un accord parallèle au bloc d'accord intérieur et à la portion de voie du joint électrique;
- réaliser le couplage entre le circuit d'émission ou de réception et la voie. Cette fonction est assurée par les blocs d'accord.
Il est habituel d'utiliser, selon l'état de
la technique, des joints électriques tels que décrits
précédemment pour des sections de voie importantes, c'est-à-dire
comprises entre 100 mètres et 2 kilomètres, alors
qu'habituellement la distance comprise entre deux blocs
d'accord successifs (TU) est comprise entre 15 et 30 mètres
au sein d'un même joint.
Il est connu d'utiliser ce type de circuit de
voie à joints électriques pour détecter la présence d'un
train dans la section de voie considérée. En effet, au
passage d'un essieu du train, un court-circuit entre les
deux rails sera créé via l'essieu. Ceci permet de détecter
la présence dudit train d'après l'évolution de la tension
reçue par le récepteur associé à la même fréquence.
La présente invention vise à proposer une
nouvelle configuration de joints électriques qui ne
présente pas les inconvénients de l'état de la technique.
La présente invention vise à proposer une
solution qui permet de réduire les distances utilisées pour
le placement des joints électriques et de ce fait réduire
l'incertitude sur la position du point d'occupation ou de
libération de la section dans le joint électrique.
La présente invention vise également à
proposer une solution qui permet d'imbriquer des joints
prévus selon la présente invention à des équipements tels
que proposés selon l'état de la technique pour pouvoir
surveiller toute section de voie tout en évitant la
présence de joint isolant.
La présente invention vise tout
particulièrement à proposer une solution qui peut être
applicable dans le domaine des gares, où les distances
entre aiguillages (et par conséquent les longueurs
disponibles pour le placement des joints électriques) sont
plus faibles qu'en pleine voie et où la détection de la
présence d'un train doit être effectuée avec plus de
précision.
La présente invention vise également à
permettre la superposition de circuits de voie.
La présente invention se rapporte à un
dispositif disposé en connexion avec les deux rails d'une
voie de type ferroviaire en vue de réaliser un joint
électrique, caractérisé en ce que ce dispositif se présente
sous la forme de trois blocs d'accord, un premier bloc
jouant le rôle de court-circuit à une première fréquence et
étant transparent à une seconde fréquence, un second bloc
jouant le rôle d'un court-circuit à la seconde fréquence et
étant transparent (c'est-à-dire haute impédance pour cette
fréquence) à la première fréquence, et le bloc central
jouant le rôle d'une capacité à chacune des deux fréquences
d'utilisation réalisant l'accord des deux demi-joints aux
fréquences respectives.
Avantageusement, les trois blocs d'accord
sont disposés au sein d'une même entité physique qui est
reliée aux deux rails par l'intermédiaire de câbles
disposés sur une distance inférieure à 10 mètres.
Le dispositif selon l'invention comprend :
- un bloc central, comprenant deux branches parallèles, la première branche comprenant un circuit RLC et un premier circuit de couplage, la deuxième branche comprenant un deuxième circuit de couplage,
- un bloc comprenant un circuit RLC, ce bloc jouant le rôle d'un court-circuit à l'une des deux fréquences et étant transparent à la deuxième fréquence.
- un autre bloc comprenant un circuit RLC, ce bloc jouant le rôle d'un court-circuit à la deuxième des deux fréquence et étant transparent à la première fréquence.
La présente invention se rapporte également à
un procédé de détection du passage d'un véhicule circulant
sur une voie de type ferroviaire comprenant deux rails et
se présentant sous la forme de sections de voie appelées
cantonnements, séparées par des joints électriques,
caractérisé en ce que l'on utilise un dispositif se
présentant sous la forme de trois blocs d'accord, un
premier bloc jouant le rôle de court-circuit à une première
fréquence et étant transparent à une seconde fréquence, un
second bloc jouant le rôle d'un court-circuit à la seconde
fréquence et étant transparent à la première fréquence, et
le bloc central jouant le rôle d'une capacité à chacune des
deux fréquences d'utilisation réalisant l'accord des deux
demi-joints aux fréquences respectives.
Selon une forme d'exécution préférée, les
fréquences d'utilisation des différents blocs d'accord sont
des hautes fréquences. Par "hautes fréquences", on entend
des fréquences supérieures à 10 KHz tandis que les basses
fréquences peuvent être définies comme des fréquences
inférieures à 5 KHz et que les moyennes fréquences sont
comprises entre 5 et 10 KHz.
Avantageusement, le dispositif se présentant
sous la forme de trois blocs d'accord est disposé dans un
cantonnement plus long délimité par des joints classiques à
deux blocs d'accord.
La figure 1 représente une voie pourvue de
joints électriques classiques.
Les figures 2 représentent une réalisation
selon l'état de la technique et son mode de fonctionnement,
dans lesquelles :
- la figure 2a représente une voie comprenant deux cantonnements séparés par un joint électrique classique,
- les figures 2b et 2c représentent les circuits de voie correspondant aux deux cantonnements séparés par un joint électrique classique,
- la figure 2d représente les potentiels des signaux dans les deux circuits de voie, ceci en utilisant un joint classique, et
- la figure 2e représente les courbes de shunt pour un joint classique.
Les figures 3 représentent une forme
d'exécution selon la présente invention et son mode de
fonctionnement, dans lesquelles :
- la figure 3a représente une voie comprenant deux cantonnements séparés par un joint électrique à trois blocs,
- les figures 3b et 3c représentent les circuits de voie correspondant aux deux cantonnements séparés par un joint électrique à trois blocs,
- la figure 3d représente les potentiels des signaux dans les deux circuits de voie, pour un joint électrique à trois blocs, et
- la figure 3e représente les courbes de shunt pour un joint électrique à trois blocs.
Les figures 4 et 5 représentent deux formes
d'exécution préférées d'un joint électrique haute
fréquence, selon l'invention.
La figure 6 représente les éléments
principaux d'un joint électrique selon l'invention.
La figure 7 représente des exemples du
dispositif selon l'invention, pouvant recevoir ou envoyer
deux signaux en même temps.
Afin de mieux appréhender les solutions
proposées selon la présente invention, une analyse
détaillée des solutions de l'état de la technique sera
envisagée ci-dessous.
Classiquement, un joint électrique (appelé
joint électrique RX/TX) tel que représenté à la figure 1
comprend, disposés entre deux rails 1 et 2, deux blocs
d'accord, respectivement TU.RX ("Tuning Unit ― Receiver")
et TU.TX ("Tuning Unit ― Transmitter"), qui connectent les
deux rails, et qui sont disposés à une distance comprise
entre 15 et 30 m l'un de l'autre. La distance entre les
deux joints 3 et 4 peut varier entre quelques centaines de
mètres et un ou même deux kilomètres. Ce joint sépare alors
la voie en deux parties 5 et 6, appelées "cantonnements",
avec une zone 7 de recouvrement, correspondant à la
distance entre les deux blocs. La détection de la présence
d'un train est effectuée par l'intermédiaire de signaux
électriques présents dans les circuits correspondant aux
dits cantonnements à des fréquences typiques pour chaque
cantonnement, ce qui permet une séparation électrique de
deux circuits adjacents.
Dans le cas de la figure 1, le bloc 10 du
joint 3 comprend des circuits RLC, qui rendent ce bloc
équivalent à un condensateur d'accord à une première
fréquence F1. En même temps, ce bloc 10 est lié à un
émetteur (non représenté), qui est essentiellement
équivalent à une source de tension AC disposée en série
avec ladite capacité et qui émet un signal à une fréquence
F1. De la même façon, le bloc 11 du joint 4 est équivalent
à un condensateur d'accord à la fréquence F1 et ce bloc 11
est lié à un récepteur (non représenté), qui est
essentiellement équivalent à un voltmètre sélectif AC
disposé en parallèle sur le bloc 11 et qui est capable de
détecter une différence de potentiel à la fréquence F1. Le
bloc 12 du joint 4 comprend des circuits RLC qui rendent
ledit bloc équivalent à un court-circuit à la fréquence F1.
Ainsi, le signal à la fréquence F1 ne peut pas aller du
circuit du cantonnement 5 vers le circuit adjacent du
cantonnement 6.
A son tour, le bloc 12 se comporte comme un
condensateur d'accord à une deuxième fréquence F2 et ce
bloc 12 est lié à un émetteur à cette fréquence F2, qui
envoie un signal dans le circuit du cantonnement 6. De
même, le bloc 11 du joint 4 est équivalent à un court-circuit
à la fréquence F2. Les court-circuits,
respectivement à la fréquence F1 et à la fréquence F2,
assurent ainsi la séparation effective des deux circuits
des cantonnements adjacents 5 et 6.
La détection d'un train sur le cantonnement 5
par exemple est due au fait que l'essieu de ce train forme
en soi un court-circuit entre les rails. En réalité,
l'essieu présente une impédance faible qui peut être
assimilée à un court-circuit qui va provoquer une chute de
courant dans le récepteur lié au bloc 11, qui est de cette
manière désactivé. Cette désactivation correspond alors à
la détection d'un train entre les blocs 10 et 11.
Les figures 2a, 2b et 2c montrent les
circuits équivalents pour un joint classique. La figure 2d
montre les potentiels des deux signaux 15 et 16, à
proximité et dans le joint électrique.
La figure 2e représente les courbes de
"shunt" pour le joint tel que représenté à la figure 2a.
Ces courbes donnent la résistance qui est reconnue comme
étant l'impédance maximale qui cause la désactivation d'un
récepteur (chute de tension détectée) et ainsi permet la
détection d'un train. Cette valeur est dépendante de la
position le long de la voie, et à chaque position, cette
valeur doit être supérieure à la résistance effective de
l'essieu, qui est représentée par la valeur 17. Tant que
cette valeur se trouve en dessous des courbes de shunt, le
train sera détecté sans problème.
Il y a cependant une incertitude sur la
valeur de cette impédance, qui dépend des circonstances
(humidité ambiante, état du ballast, etc.). Sont définies
ainsi les courbes 18 et 18', qui correspondent aux
circonstances optimales, c'est-à-dire pour une isolation
minimale du ballast et une tension minimale de
transmission, et les courbes 19 et 19' qui correspondent
aux plus mauvaises circonstances, c'est-à-dire pour une
isolation maximale du ballast et une tension maximale de
transmission.
La position de ces courbes est
particulièrement importante pour assurer la détection du
train lorsqu'il passe par la zone 7 de recouvrement d'un
joint électrique. Comme les résistances de shunt diminuent
très vite dans cette zone, il arrive un moment où la
résistance de l'essieu devient supérieure à ces courbes. A
cet instant, le train n'est plus détecté.
Supposons qu'un train se déplace de gauche à
droite sur l'axe horizontal. En tenant compte de la
définition des courbes 18,18' et 19,19', on peut observer
que le train (plus précisément son premier essieu shunteur)
sera détecté par le circuit 6 (fréquence F2) au plus tard
au point 20. De même, le train (plus précisément son
dernier essieu shunteur) ne sera plus détecté par le
circuit 5 (fréquence F1), au plus tôt au point 21. Il est
clair que, pour assurer la détection à tout instant, soit
par le circuit 5, soit par le circuit 6, le point 20 doit
précéder le point 21 sur l'axe horizontal.
Un joint classique tel que comme représenté à
la figure 2 utilise essentiellement des fréquences de
l'ordre de 1.5 à 4 kHz. L'utilisation de ces basses
fréquences nécessite des distances entre les blocs d'accord
successifs relativement élevées de manière à réaliser une
impédance de joint suffisante.
La présente invention propose un joint
électrique comprenant trois blocs d'accord, comme
représenté à la figure 3a. Bien entendu, ce joint forme la
séparation entre deux circuits de voie adjacents 5 et 6 et
appelés cantonnements, pour lesquels les signaux utilisés
sont à des fréquences F1 et F2.
Le bloc central 25, dénommé TX.RX
("Transmitter and Receiver"), sert de capacité aux deux
fréquences F1 et F2. Le bloc 26 (du côté gauche) sert de
court-circuit à la fréquence F2 et présente une impédance
élevée à la fréquence F1. Le bloc 26 constitue donc un
circuit ouvert à F1 ; on dit aussi qu'il est "transparent"
à la fréquence F1. De même, le bloc 27 (du côté droit) sert
de court-circuit à la fréquence F1 et ce bloc 27 est
transparent à la fréquence F2. Le bloc central 25 est lié
en même temps à un émetteur à la fréquence F2 et à un
récepteur à la fréquence F1. Ceci implique que dans un
joint adjacent, ces fonctions seront inversées et on aura
un émetteur à la fréquence F1 et un récepteur à la
fréquence F2.
Les figures 3b et 3c représentent les
circuits équivalents, mettant en évidence la séparation
effective des deux circuits. La figure 3d représente les
potentiels dans les deux circuits.
L'avantage principal d'un joint à trois blocs
peut être perçu en analysant les courbes de shunt
représentées à la figure 3e. Le point à partir duquel les
courbes commencent leur chute vers la résistance nulle à la
hauteur du court-circuit, est maintenant situé au milieu du
joint, c'est-à-dire là où se trouve la source de tension.
Ceci signifie que la zone de recouvrement des deux courbes
de shunt 28 et 29 les moins favorables, pour une même
résistance de l'essieu (ligne 17), devient plus importante.
La zone minimale de recouvrement est située entre les
points 30 et 31. En comparant les figures 2e et 3e, on
observe que la zone de recouvrement est plus importante
pour la version à trois blocs. Ceci conduit en fait à une
meilleure détection dans le joint électrique, ce qui permet
d'en diminuer la longueur minimale et donc d'augmenter la
longueur maximale du circuit de voie.
Selon une forme d'exécution préférée de
l'invention, on suggère d'utiliser pour la détection de
trains un joint électrique à trois blocs utilisant des
signaux à haute fréquence. Ceci permet de rapprocher les
blocs (et ainsi de réduire la longueur du joint
électrique). Par exemple, la présente invention prévoit une
version où la distance entre le bloc central et les deux
blocs extérieurs est de l'ordre de trois mètres, c'est-à-dire
que la longueur du joint complet est d'environ six
mètres. Un tel joint est surtout utile dans des zones
d'aiguillage où l'on a besoin d'une plus grande précision
dans la mesure de la position et de ce fait l'espace
disponible pour le placement du joint électrique est plus
faible.
Selon une forme d'exécution préférée
représentée à la figure 4, les blocs d'accord ne sont plus
localisés à des endroits différents, comme ceux représentés
à la figure 3, mais ils se trouvent dans une unité commune
d'accord 35, dénommée "TU.HF" ("Tuning unit ― High
Frequency", qui est reliée par des câbles 36 aux trois
positions adéquates le long de la voie. Des câbles
supplémentaires 37 connectent l'unité 35 à l'émetteur et au
récepteur.
Selon une autre forme d'exécution, l'unité
commune est localisée à côté de la voie, comme représenté à
la figure 5. Les circuits équivalents et les courbes de
shunt sont tout à fait analogues aux circuits et aux
courbes représentés à la figure 3, bien que la distance
entre les bornes extérieures du joint soit réduite.
La figure 6 montre les composants de l'unité
d'accord TU.HF pour une version installée entre les rails.
Les deux fonctions de l'unité d'accord 35, à savoir la
fonction d'émission et la fonction de réception, sont donc
regroupées au sein d'une même entité. Deux circuits sont
connectés à cette entité de part et d'autre des connexions
émission/réception. Chacun de ces circuits peut fonctionner
comme un court-circuit ou avec une impédance élevée selon
la fréquence considérée.
La résistance et la self des rails sont
modélisées par les éléments 40 et 41. Le bloc central du
joint comprend deux branches parallèles, la première
branche comprenant un circuit RLC 42 et un circuit 43 de
couplage connecté à l'émetteur 44, la deuxième branche
comprenant un circuit de couplage 45, connecté au récepteur
46. Les deux blocs extérieurs comprennent chacun un circuit
RLC, respectivement 47 et 48. Une résistance 49 est
présente entre l'unité d'accord et l'émetteur 44. Ceci est
une précaution pour éviter l'apparition d'ondes
stationnaires dans le câble.
Le comportement du joint électrique haute
fréquence pour le premier circuit (fréquence F1) de voie
peut être résumé comme suit :
- le circuit RLC 42 est conçu de manière à ce que l'unité d'accord soit équivalente à une capacité qui permet le couplage avec l'impédance constituée par le demi-joint du côté droit de la voie à une fréquence F1,
- le circuit RLC 48 de l'unité d'accord (côté droit) agit alors comme un court-circuit à la fréquence F1,
- le circuit RLC 47 de l'unité d'accord (côté gauche) est équivalent à une haute impédance le rendant transparent à cette fréquence F1,
- à la fréquence F1, le joint HF est donc équivalent à un joint RX classique.
Le comportement du joint électrique haute
fréquence pour le second circuit de voie peut être résumé
comme suit :
- le circuit RLC 42 est conçu de manière à ce que l'unité d'accord soit équivalente à une capacité qui permet le couplage avec l'impédance constituée par le demi-joint du côté gauche de la voie à une fréquence F2,
- le circuit RLC 47 de l'unité d'accord (côté gauche) agit alors comme court-circuit à la fréquence F2,
- le circuit RLC 48 de l'unité d'accord (côté droit) est équivalent à une haute impédance le rendant transparent à cette fréquence F2,
- à la fréquence F2, le joint HF est donc équivalent à un joint TX classique.
L'invention porte également sur des
dispositifs similaires à la version de la figure 6, qui
reçoivent deux signaux en même temps ou qui envoient deux
signaux en même temps (joints Tx/Tx, joints Rx/Rx). Ceci
est par exemple le cas pour les joints 50 et 51 représentés
à la figure 7. L'unité d'accord du joint 50 est liée à deux
récepteurs 52, et l'unité d'accord du joint 51 est liée à
deux émetteurs 53. La fonction des circuits de couplage 43
et 45 sera naturellement adaptée à ces différentes formes
d'exécution du joint selon l'invention.
Par exemple, un joint récepteur/récepteur
(comme le joint 50 représenté à la figure 7) aurait besoin
de deux circuits de couplage identiques au lieu des deux
circuits différents 43 et 45 comme représentés à la figure
6, qui couplent le bloc central à deux récepteurs.
La présente invention se rapporte également à
une configuration selon laquelle il existe une
superposition d'un joint électrique basse fréquence sur un
joint électrique haute fréquence. Ceci permet la
superposition d'un circuit de voie haute fréquence sur un
circuit de voie basse fréquence et la modulation de la
détection selon la précision requise sur des zones
spécifiques de la voie ferroviaire.
Claims (7)
- Dispositif disposé en connexion avec les deux rails d'une voie de type ferroviaire en vue de réaliser un joint électrique, caractérisé en ce que ce dispositif se présente sous la forme de trois blocs d'accord, un premier bloc jouant le rôle de court-circuit à une première fréquence et étant transparent à une seconde fréquence, un second bloc jouant le rôle d'un court-circuit à la seconde fréquence et étant transparent à la première fréquence, et le bloc central jouant le rôle d'une capacité à chacune des deux fréquences d'utilisation.
- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les trois blocs d'accord sont disposés au sein d'une même entité physique qui est reliée aux deux rails par l'intermédiaire de câbles disposés sur une distance inférieure à 10 mètres.
- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, comprenant :un bloc central, comprenant deux branches parallèles, la première branche comprenant un circuit RLC (42) et un premier circuit (43) de couplage, la deuxième branche comprenant un deuxième circuit de couplage (45),un bloc (47) comprenant un circuit RLC, ce bloc jouant le rôle d'un court-circuit à l'une des deux fréquences et étant transparent à la deuxième fréquence.un bloc (48) comprenant un circuit RLC, ce bloc jouant le rôle d'un court-circuit à la deuxième des deux fréquences et étant transparent à la première fréquence.
- Procédé de détection du passage d'un véhicule circulant sur une voie de type ferroviaire comprenant deux rails et se présentant sous la forme de sections de voie appelées cantonnements, séparées par des joints électriques, caractérisé en ce que l'on utilise un dispositif se présentant sous la forme de trois blocs d'accord, un premier bloc jouant le rôle de court-circuit à une première fréquence et étant transparent à une seconde fréquence, un second bloc jouant le rôle d'un court-circuit à la seconde fréquence et étant transparent à la première fréquence, et le bloc central jouant le rôle d'une capacité à chacune des deux fréquences d'utilisation.
- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les fréquences d'utilisation des différents blocs d'accord sont des hautes fréquences, de préférence comprises entre 20 et 100 KHz.
- Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'on dispose le dispositif se présentant sous la forme de trois blocs d'accord dans un cantonnement plus long délimité par des joints classiques à deux blocs d'accord.
- Procédé de détection du passage d'un véhicule circulant sur une voie de type ferroviaire comprenant deux rails et se présentant sous la forme de sections de voie appelées cantonnements, séparées par des joints électriques, caractérisé en ce qu'un circuit de voie haute fréquence est superposé à un circuit de voie basse fréquence.
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