EP4201785A1 - Dispositif de surveillance des systemes de detection du trafic ferroviaire - Google Patents

Dispositif de surveillance des systemes de detection du trafic ferroviaire Download PDF

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Publication number
EP4201785A1
EP4201785A1 EP22213548.5A EP22213548A EP4201785A1 EP 4201785 A1 EP4201785 A1 EP 4201785A1 EP 22213548 A EP22213548 A EP 22213548A EP 4201785 A1 EP4201785 A1 EP 4201785A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
magnet
rod
feeler
return member
detection system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22213548.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Ismaël FILLONNEAU
Xavier PAYET
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Snic Rail
Stimio SAS
Original Assignee
Snic Rail
Stimio SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Snic Rail, Stimio SAS filed Critical Snic Rail
Publication of EP4201785A1 publication Critical patent/EP4201785A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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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 train
    • B61L1/02—Electric devices associated with track, e.g. rail contacts
    • B61L1/04—Electric devices associated with track, e.g. rail contacts mechanically actuated by a part of the vehicle
    • 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 train
    • B61L1/16—Devices for counting axles; Devices for counting vehicles
    • B61L1/163—Detection devices
    • B61L1/164—Mechanical
    • 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 train
    • B61L1/16—Devices for counting axles; Devices for counting vehicles
    • B61L1/169—Diagnosis

Definitions

  • the invention relates to the field of railway traffic detection systems.
  • the invention relates to the monitoring of railway traffic detection systems.
  • the detection systems are generally positioned in the vicinity of a rail of a railway track and conventionally comprise one or more feelers of an electrical contact actuation mechanism.
  • each wheel of the train causes the sensor(s) to move from a high position to a low position. More precisely, each wheel comprising a tread having a projecting edge from which a bead extends, it is the bead of each wheel which presses against the feelers.
  • the feeler When the feeler is in the up position, the electrical contacts are separated from each other and open an electric detection circuit, when the feeler is in the down position, the electrical contacts are in contact with each other and close the electric detection circuit.
  • An object of the invention is therefore to propose a solution making it possible to be able to monitor, remotely and in a simple and reliable manner, the operation of rail traffic detection systems.
  • a system for detecting the presence of a railway vehicle comprising a housing, a feeler outside the housing, at least one rod which carries the feeler and which is mounted in the housing to pivot around a longitudinal axis between a high position and a low position of the probe, a damping cylinder arranged to slow down a rotational movement of the rod from the low position to the high position, and a return member resting against an integral arm rotation of the rod.
  • the system further comprises a monitoring device comprising an electronic circuit for measuring a position of a movable element with the rod when the latter pivots between the two positions.
  • the invention is particularly advantageous because the electronic circuit for measuring the position of a movable element with the rod makes it possible to follow with simplicity and reliability the successive rotations of said rod between the high position and the low position of the feeler.
  • the detection system according to the invention therefore comprises a monitoring device making it possible to effectively monitor its operation.
  • the mobile element is a portion of the return member.
  • the return member is an elastic strip having one end rigidly fixed to the casing and, on the opposite end, one end forming the free end on which the magnet is positioned.
  • the magnet is fixed to a support fixed to the elastic blade so that the magnet extends close to the free end portion of the elastic blade and moves with it.
  • the electronic circuit further comprises processing means and transmission means.
  • the electronic circuit is fixed on a lid closing the case.
  • the damping jack is a hydraulic jack comprising a hydraulic fluid, the system further comprising a temperature sensor arranged to measure the ambient temperature.
  • the invention also relates to a monitoring device for a detection system as previously described.
  • the detection system 1 comprises a housing 2 as well as a first feeler 3 and a second feeler 4 extending outside of the housing 2.
  • the first feeler 3 and the second feeler 4 are generally shaped like a bent bar of circular section.
  • the detection system 1 makes it possible to visualize the positioning of the detection system 1 relative to a rail 5 (here represented by a cross-sectional view) of a railway track.
  • the detection system 1 is positioned in the vicinity of the rail 5 such that one end 3a of the first feeler 3 and one end 4a of the second feeler 4 face a head 5a of the rail 5.
  • the detection system 1 comprises a first rod 6 mounted in the casing 2 to extend and pivot along an axis X and a second rod 7 mounted in the casing 2 to extend and pivot along an axis Y, the axis X being parallel to the Y axis.
  • the first rod 6 carries the first probe 3 and the second rod 7 carries the second probe 4 in such a way that a movement from top to bottom and from bottom to top of the probe 3, 4 causes a rotation of the rod 6, 7 and vice versa.
  • Each rod is part of a mechanism for actuating contacts of an electric detection circuit known in itself (the rod moves for example a lever moving a contact of the electric circuit).
  • the detection system 1 further comprises a first return member 8 and a second return member 9.
  • the first return member 8 is an elastic blade having an end 8b rigidly fixed to the case 2 and a free end portion 8a which bears against an arm 10.1 which extends perpendicularly to the first rod 6 and which is integral in rotation with the first rod 6.
  • the second return member 9 is an elastic strip having one end 9b rigidly fixed to the case 2 and a free end portion 9a which bears against an arm 11.1 which extends perpendicular to the second rod 7 and which is integral in rotation with the second rod 7.
  • an arm 10.2 extends symmetrically to the arm 10.1 and has one end 10a which is connected to the rod of a piston of a first damping cylinder 12.
  • An arm 11.2 extends symmetrically to the arm 11.1 and has one end 11a which is connected to the rod of a piston of a second damping cylinder 13.
  • first kinematic chain of the detection system 1 which comprises the first feeler 3, the first rod 6, the first return member 8, the arms 10.1, 10.2 and the first cylinder of damping 12.
  • the first feeler 3 is in the high position opposite the head 5a of the rail 5: the contacts of the detection circuit are separated from each other and the detection circuit is open.
  • the first feeler 3 will change position, between its high position and a low position, due to the passage of the wheels of the railway vehicle.
  • the change of position between the high position and the low position of the first feeler 3 corresponds to a rotational movement of the first rod 6 along the axis X.
  • the first rod 6 pivots around the axis X.
  • the arm 10.1 will exert a force on the free end portion 8a of the first return member 8, and more precisely will cause the free end portion 8a to descend and thus elastically deform the first return member 8. same time, the arm 10.2 will pull, via its end 10a, on the piston rod of the first damping cylinder 12 to bring it out.
  • the detection circuit can control the switching on of a traffic light, the emission of an alert in a railway traffic management station, etc.
  • the free end portion 8a of the first return member 8 will return, under the effect of the elasticity of the first return member 8, to its initial position. by pressing on arm 10.1 to raise it.
  • the first rod 6 will thus pivot around the axis X so that the first feeler 3 moves from the low position to the high position.
  • the arm 10.2 will push, via its end 10a, the piston rod of the first damping cylinder 12 to make it retract.
  • the first damping cylinder 12 is thus arranged to slow down the rotational movement of the first rod 6 (from the low position to the high position of the first feeler 3).
  • the first damping cylinder 12 therefore sets a duration of the rotational movement of the first rod 6 from the low position to the high position of the first feeler 3.
  • a second kinematic chain of the detection system 1 (which comprises the second feeler 4, the second rod 7 pivoting around the Y axis, the second return member 9, the arms 11.1, 11.2 and the second actuator damping 13) is obviously similar to what has just been described for the first kinematic chain of the detection system 1.
  • the detection system 1 could obviously only include the first kinematic chain.
  • the detection system 1 further comprises a monitoring device 15 comprising an electronic measurement circuit 16 arranged to measure the position of a first movable element with the first rod 6 when the latter pivots between the high position and the low position of the first sensor 3.
  • the electronic measurement circuit 16 is arranged to measure the position of a second mobile element with the second rod 7 when the latter pivots between the high position and the low position of the second feeler 4.
  • the first movable element is the free end portion 8a of the first return member 8 or an adjacent portion thereof and the second movable element is the free end portion 9a of the second return member 9 or an adjacent portion thereof.
  • the first magnet 17 is positioned on a support fixed to the first return member 8 to move with the free end portion 8a of said first return member 8; and the second magnet 18 is positioned on a support fixed to the second return member 9 to move with the free end portion 9a of said second return member 9.
  • the first magnetic sensor 19 is arranged to measure an intensity of the magnetic field of the first magnet 17 and the second magnetic sensor 20 is arranged to measure an intensity of the magnetic field of the second magnet 18, the intensity of the magnetic field being a function of the distance separating the magnet from the sensor.
  • the first magnetic sensor 19 and the second magnetic sensor 20 are Hall effect sensors.
  • the first magnet 17 and the first magnetic sensor 19 are therefore dedicated to the first kinematic chain of the detection system 1.
  • the second magnet 18 and the second magnetic sensor 20 are dedicated to the second kinematic chain of the detection system 1.
  • the electronic measurement circuit 16 is fixed on a cover 14 closing the box 2 of the detection system 1.
  • the first magnetic sensor 19 is positioned close to the first magnet 17 and the second magnetic sensor 20 is positioned close to the second magnet 18 when the return members 8, 9 are at rest.
  • the operation of the monitoring device 15 will now be described, focusing more particularly on the first kinematic chain of the detection system 1.
  • the first feeler 3 passes from the high position to the low position. Consequently, the arm 10.1 elastically deforms the first return member 8. The distance separating the first magnet 17 from the first magnetic sensor 19 will thus increase. The intensity of the magnetic field of the first magnet 17 measured by the first magnetic sensor 19 will therefore decrease.
  • the free end portion 8a of the first return member 8 will return to its initial position by pressing on the arm 10.1.
  • the distance separating the first magnet 17 from the first magnetic sensor 19 will thus decrease.
  • the intensity of the magnetic field of the first magnet 17 measured by the first magnetic sensor 19 will therefore increase.
  • the intensity of the magnetic field of the first magnet 17 measured by the first magnetic sensor 19 will therefore vary between a maximum corresponding to the high position of the first probe 3 (the first magnet 17 is closest to the first magnetic sensor 19) and a minimum corresponding to the low position of the first feeler 3 (the first magnet 17 is furthest from the first magnetic sensor 19).
  • the first magnetic sensor 19 and the second magnetic sensor 20 produce electrical signals which are processed by processing means 16a of the electronic measurement circuit 16 to which they are connected.
  • the electronic measurement circuit 16 comprises, in addition to the processing means 16a, transmission means 16b.
  • the processing means 16a are connected to the first magnetic sensor 19 and to the second magnetic sensor 20 and thus recover magnetic field intensity measurement data (from the first magnet 17 and from the second magnet 18).
  • the processing means 16 comprises a processing component which is for example a microcontroller (in English, Microcontroller Unit - MCU), a processor, a digital signal processing processor or DSP (in English, Digital Signal Processor ) , a logic circuit programmable or FPGA (in English, Field Programmable Gate Array ) or even an application integrated circuit or ASIC (in English, Application-Specific Integrated Circuit ) .
  • the transmission means 16b are connected to the processing means 16a.
  • the transmission means 16b thus recover processed magnetic field intensity measurement data in order to transmit them, for example, to a central monitoring station.
  • the transmission of the measurement data to the monitoring center is carried out via a wireless link.
  • the transmission processing means 16b comprise a radio frequency transmission component operating, by way of example, according to 4G or LoRa ( Long-Range ) technology or any other means of wired or wireless telecommunication.
  • the electronic measurement circuit 16 is for example mounted on a PCB 21 (in English, Printed Circuit Board ) . Provision is also made for the electronic measurement circuit 16 to comprise means of power supply preferably via a power supply network running along the track (it is possible as a variant to provide an autonomous power supply via a battery or batteries).
  • the PCB 21 is thus advantageously embedded in the cover 14 closing the case 2 of the detection system 1.
  • the PCB 21 is fixed to the cover 14 via screws 14a. This makes it possible to easily equip an existing detection system by fixing the magnets on the elastic blades and by installing the electronic measurement circuit 16 directly in the existing cover 14, or by replacing the existing cover with a cover 14 pre-equipped with the circuit measuring electronics 16.
  • the monitoring device 15 thus makes it possible to measure the position of the first magnet 17 (respectively of the second magnet 18) which is representative of the position of the free end portion 8a of the first return member 8 (respectively of the end portion free 9a of the second return member 9), itself representative of the position of the first feeler 3 (respectively of the second feeler 4).
  • the monitoring device 15 also makes it possible to determine the breakage of a feeler from among the first feeler 3 and the second feeler 4. Indeed, if the first magnetic sensor 19 measures variations in the intensity of the magnetic field (of the first magnet 17 ) but that, at the same time, the second magnetic sensor 20 does not measure any variation in the intensity of the magnetic field (of the second magnet 18), it is possible to deduce that the second sensor 4 is broken. A maintenance operation will then have to be carried out to repair the second feeler 4.
  • the monitoring device 15 also makes it possible to measure successive variations in the intensity of the magnetic field (of the first magnet 17 and of the second magnet 18) linked to the successive passage of the wheels of a railway vehicle. By measuring a time difference between maxima and/or minima of the intensity of the magnetic field, the monitoring device 15 makes it possible to estimate the speed of movement of the rail vehicle (for example by having prior knowledge of the longitudinal spacing of the wheels of railway vehicles using the track).
  • the monitoring device 15 also makes it possible to measure variations in the intensity of the magnetic field of the first magnet 17 (respectively of the second magnet 18) which are representative of a speed of the rotational movement of the first rod 6 (respectively of the second rod 7) between the high position and the low position of the first feeler 3 (respectively of the second feeler 4). This makes it possible in particular to determine the state of wear, and in particular the quality of the hydraulic fluid, of the first damping cylinder 12 (respectively of the second damping cylinder 13).
  • the variations measured (by the first magnetic sensor 19) of the intensity of the magnetic field (of the first magnet 17), when the first rod 6 pivots from the low position to the high position of the first feeler 3, are very fast, it is possible to deduce that the first damping cylinder 12 requires a maintenance operation.
  • the detection system 1 further comprises a temperature sensor (not shown) arranged to measure an ambient temperature.
  • a temperature sensor (not shown) arranged to measure an ambient temperature.
  • the temperature sensor is for example connected to the processing means 16a of the electronic measurement circuit 16 (or directly connected to the transmission means 16b of the electronic measurement circuit 16) so that temperature measurement data are transmitted, for example , to the central monitoring station. It is thus possible to correlate the hydraulic fluid temperature measurement data with the magnetic field intensity measurement data (of the first magnet 17 and of the second magnet 18).
  • the first rod 6 is in one piece with the first feeler 3.
  • the second rod 7 is in one piece with the second feeler 4.
  • the first rod 6 could be a separate part from the first feeler 3 and the second rod 7 could be a separate part from the second feeler 4.
  • first return member 8 and the second return member 9 are not necessarily elastic blades but could for example be helical springs mounted vertically.
  • the detection system 1 could only include the first kinematic chain, that is to say only the first feeler 3, the first rod 6, the first return member 8, the arm 10.1, the arm 10.2 and the first damping cylinder 12.
  • first movable element and the second movable element are respectively the free end portion 8a of the first return member 8 and the end portion free 9a of the second return member 9 but this is not limiting.
  • first mobile element and the second mobile element could respectively be a portion of the arm 10.1 and a portion of the arm 11.1.
  • An electronic measurement circuit 16 has been described here which comprises a first magnetic sensor arranged to detect the magnetic field of a first magnet and a second magnetic sensor arranged to detect the magnetic field of a second magnet.
  • the electronic measurement circuit 16 could comprise only one magnetic sensor arranged to measure the magnetic field of both the first magnet and the second magnet.
  • the monitoring device 15 preferably comprises a single magnet and a single magnetic sensor.
  • the implementation of the monitoring device 15 of the detection system 1 as described above is not limiting.
  • the monitoring device 15 could for example comprise a first eddy current sensor arranged to measure the deformation of the first return member 8 and a second eddy current sensor arranged to measure the deformation of the second return member 9.
  • the deformation of each of the return members 8, 9 is respectively representative of the position of the feelers 3, 4.
  • the first eddy current sensor and the second eddy current sensor could for example be advantageously mounted on the PCB 21 (and connected to means processing 16a of the electronic measurement circuit 16) so that said first eddy current sensor is positioned in the vicinity of the first return member 8 and that said second eddy current sensor is positioned in the vicinity of the second return member 9
  • the use of an eddy current sensor in particular does not require positioning a magnet on each of the return members of the detection system.
  • the monitoring device 15 could also comprise a first strain gauge and a second strain gauge respectively positioned on the first return member 8 and on the second return member 9.
  • the deformation of each of the return members 8, 9 is respectively representative of the position of feelers 3, 4.
  • the detection circuit may be different from that described.

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Abstract

Système de détection (1) de présence d'un véhicule ferroviaire, comprenant un boîtier (2), un palpeur (3) à l'extérieur du boîtier, au moins une tige (6) qui porte le palpeur et qui est montée dans le boîtier pour pivoter autour d'un axe longitudinal (X) entre une position haute et une position basse du palpeur, un vérin d'amortissement (12) agencé pour ralentir un mouvement de rotation de la tige de la position basse vers la position haute, un organe de rappel (8) en appui contre un bras (10) solidaire en rotation de la tige, caractérisé en ce que le système comprend en outre un dispositif de surveillance (15) comportant un circuit électronique de mesure (16) d'une position d'un élément mobile avec la tige lorsque celle-ci pivote entre les deux positions.

Description

  • L'invention concerne le domaine des systèmes de détection du trafic ferroviaire. En particulier, l'invention concerne la surveillance des systèmes de détection du trafic ferroviaire.
    • ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
  • Dans le cadre de la gestion et de la sécurité du trafic ferroviaire, il est connu de disposer des systèmes de détection qui permettent de détecter, en un point donné, le passage d'un train ou de tout autre véhicule ferroviaire.
  • Les systèmes de détection sont généralement positionnés au voisinage d'un rail d'une voie ferrée et comportent classiquement un ou plusieurs palpeurs d'un mécanisme d'actionnement de contacts électriques. Ainsi, lors du passage d'un train, chaque roue du train fait passer le ou les palpeurs d'une position haute vers une position basse. Plus précisément, chaque roue comprenant une bande de roulement ayant un bord en saillie duquel s'étend un bourrelet, c'est le bourrelet de chaque roue qui vient appuyer sur les palpeurs. Lorsque le palpeur est en position haute, les contacts électriques sont écartés l'un de l'autre et ouvrent un circuit électrique de détection, lorsque le palpeur est en position basse, les contacts électriques sont en contact l'un avec l'autre et ferment le circuit électrique de détection.
  • Cependant, sachant que de tels systèmes de détection sont disposés en des endroits isolés le long des voies ferrées, il est peu aisé de vérifier en temps réel leur état de fonctionnement et/ou d'usure. Il est donc notamment impossible de savoir si un tel système nécessite ou non une opération de maintenance.
    • OBJET DE L'INVENTION
  • Un but de l'invention est donc de proposer une solution permettant de pouvoir surveiller, à distance et de façon simple et fiable, le fonctionnement des systèmes de détection du trafic ferroviaire.
    • RESUME DE L'INVENTION
  • A cet effet, on propose un système de détection de présence d'un véhicule ferroviaire, comprenant un boîtier, un palpeur à l'extérieur du boîtier, au moins une tige qui porte le palpeur et qui est montée dans le boîtier pour pivoter autour d'un axe longitudinal entre une position haute et une position basse du palpeur, un vérin d'amortissement agencé pour ralentir un mouvement de rotation de la tige de la position basse vers la position haute, et un organe de rappel en appui contre un bras solidaire en rotation de la tige. Le système comprend en outre un dispositif de surveillance comportant un circuit électronique de mesure d'une position d'un élément mobile avec la tige lorsque celle-ci pivote entre les deux positions.
  • L'invention est particulièrement avantageuse car le circuit électronique de mesure de la position d'un élément mobile avec la tige permet de suivre avec simplicité et fiabilité les rotations successives de ladite tige entre la position haute et la position basse du palpeur. Le système de détection selon l'invention comporte donc un dispositif de surveillance permettant de surveiller efficacement son fonctionnement.
  • Avantageusement, le dispositif de surveillance comporte :
    • un aimant positionné sur l'élément mobile;
    • le circuit électronique de mesure qui comprend au moins un capteur magnétique agencé pour détecter un champ magnétique de l'aimant lui-même représentatif de la position dudit aimant.
  • Optionnellement, l'élément mobile est une portion de l'organe de rappel.
  • De préférence, l'organe de rappel est une lame élastique ayant une extrémité rigidement fixée au boîtier et à l'opposé une extrémité formant l'extrémité libre sur laquelle l'aimant est positionné.
  • Avantageusement, l'aimant est fixé sur un support fixé sur la lame élastique pour que l'aimant s'étende au voisinage de la portion d'extrémité libre de la lame élastique et se déplace avec celle-ci. De préférence, le circuit électronique comprend en outre des moyens de traitement et des moyens de transmission.
  • Avantageusement, le circuit électronique est fixé sur un couvercle fermant le boîtier.
  • Optionnellement, le vérin d'amortissement est un vérin hydraulique comprenant un fluide hydraulique, le système comprenant en outre un capteur de température agencé pour mesurer la température ambiante.
  • L'invention concerne également un dispositif de surveillance pour un système de détection tel que précédemment décrit.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de l'invention.
    • BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
  • La description de l'invention fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
    • [Fig. 1] la figure 1 représente une vue de dessus du système de détection selon l'invention.
    • [Fig. 2] la figure 2 représente une vue de côté du système de détection illustré à la figure 1 et son positionnement par rapport à un rail d'une voie ferrée.
    • [Fig. 3] la figure 3 représente une vue de l'architecture mécanique interne du système de détection illustré à la figure 1.
    • [Fig. 4] la figure 4 est un schéma-bloc du circuit électronique de mesure du dispositif de surveillance du système de détection illustré à la figure 1.
    • [Fig. 5] la figure 5 représente le montage du circuit électronique de mesure du dispositif de surveillance dans le couvercle du système de détection illustré à la figure 1.
    DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
  • En référence à la figure 1, le système de détection 1 selon l'invention comporte un boitier 2 ainsi qu'un premier palpeur 3 et un deuxième palpeur 4 s'étendant à l'extérieur du boitier 2. Le premier palpeur 3 et le deuxième palpeur 4 sont globalement conformés en un barreau coudé de section circulaire.
  • La figure 2 permet de visualiser le positionnement du système de détection 1 par rapport à un rail 5 (ici représenté par une vue en coupe transversale) d'une voie ferrée. Le système de détection 1 est positionné au voisinage du rail 5 de telle sorte qu'une extrémité 3a du premier palpeur 3 et qu'une extrémité 4a du deuxième palpeur 4 soient en regard d'un champignon 5a du rail 5.
  • En référence à la figure 3, le contenu du boîtier 2 formant l'architecture interne du système de détection 1 va maintenant être décrit.
  • Le système de détection 1 comporte une première tige 6 montée dans le boîtier 2 pour s'étendre et pivoter selon un axe X et une deuxième tige 7 montée dans le boîtier 2 pour s'étendre et pivoter selon un axe Y, l'axe X étant parallèle à l'axe Y. En outre, la première tige 6 porte le premier palpeur 3 et la deuxième tige 7 porte le deuxième palpeur 4 de telle manière qu'un mouvement de haut en bas et de bas en haut du palpeur 3, 4 provoque une rotation de la tige 6, 7 et inversement. Chaque tige fait partie d'un mécanisme d'actionnement de contacts d'un circuit électrique de détection connu en lui-même (la tige déplace par exemple un levier déplaçant un contact du circuit électrique).
  • Le système de détection 1 comporte en outre un premier organe de rappel 8 et un deuxième organe de rappel 9. Le premier organe de rappel 8 est une lame élastique ayant une extrémité 8b rigidement fixée au boitier 2 et une portion d'extrémité libre 8a qui est en appui contre un bras 10.1 qui s'étend perpendiculairement à la première tige 6 et qui est solidaire en rotation de la première tige 6. Le deuxième organe de rappel 9 est une lame élastique ayant une extrémité 9b rigidement fixée au boitier 2 et une portion d'extrémité libre 9a qui est en appui contre un bras 11.1 qui s'étend perpendiculairement à la deuxième tige 7 et qui est solidaire en rotation de la deuxième tige 7.
  • En outre, un bras 10.2 s'étend symétriquement au bras 10.1 et a une extrémité 10a qui est reliée à la tige d'un piston d'un premier vérin d'amortissement 12. Un bras 11.2 s'étend symétriquement au bras 11.1 et a une extrémité 11a qui est reliée à la tige d'un piston d'un deuxième vérin d'amortissement 13. Ces vérins d'amortissement à huile sont connus en eux-mêmes et ne seront pas plus détaillés ici.
  • Le fonctionnement du système de détection 1 va maintenant être décrit.
  • Il va être ici décrit en particulier le fonctionnement d'une première chaîne cinématique du système de détection 1 qui comprend le premier palpeur 3, la première tige 6, le premier organe de rappel 8, les bras 10.1, 10.2 et le premier vérin d'amortissement 12.
  • Comme il a été décrit précédemment, le premier palpeur 3 est en position haute en regard du champignon 5a du rail 5 : les contacts du circuit de détection sont écartés l'un de l'autre et le circuit de détection est ouvert.
  • Lors du passage d'un véhicule ferroviaire, le premier palpeur 3 va changer de position, entre sa position haute et une position basse, dû au passage des roues du véhicule ferroviaire. Le changement de position entre la position haute et la position basse du premier palpeur 3 correspond à un mouvement de rotation de la première tige 6 selon l'axe X. Ainsi, la première tige 6 pivote autour de l'axe X.
  • En conséquence, le bras 10.1 va exercer un effort sur la portion d'extrémité libre 8a du premier organe de rappel 8, et plus précisément va faire descendre la portion d'extrémité libre 8a et ainsi déformer élastiquement le premier organe de rappel 8. En même temps, le bras 10.2 va tirer, via son extrémité 10a, sur la tige du piston du premier vérin d'amortissement 12 pour faire sortir celle-ci.
  • Lorsque le premier palpeur 3 est en position basse, les contacts du circuit de détection sont rapprochés l'un de l'autre : le circuit de détection est fermé. Le circuit de détection peut commander l'allumage d'un feu de circulation, l'émission d'une alerte dans un poste de gestion du trafic ferroviaire...
  • Lorsque le passage d'une roue d'un véhicule ferroviaire est terminé, la portion d'extrémité libre 8a du premier organe de rappel 8 va revenir, sous l'effet de l'élasticité du premier organe de rappel 8, à sa position initiale en appuyant sur le bras 10.1 pour le faire remonter. La première tige 6 va ainsi pivoter autour de l'axe X de telle sorte que le premier palpeur 3 passe de la position basse vers la position haute. En même temps, le bras 10.2 va pousser, via son extrémité 10a, la tige du piston du premier vérin d'amortissement 12 pour faire rentrer celle-ci. Le premier vérin d'amortissement 12 est ainsi agencé pour ralentir le mouvement de rotation de la première tige 6 (de la position basse vers la position haute du premier palpeur 3). Le premier vérin d'amortissement 12 fixe donc une durée du mouvement de rotation de la première tige 6 de la position basse vers la position haute du premier palpeur 3.
  • Le fonctionnement d'une deuxième chaine cinématique du système de détection 1 (qui comprend le deuxième palpeur 4, la deuxième tige 7 pivotant autour de l'axe Y, le deuxième organe de rappel 9, les bras 11.1, 11.2 et le deuxième vérin d'amortissement 13) est évidemment similaire à ce qui vient d'être décrit pour la première chaine cinématique du système de détection 1. En outre, le système de détection 1 pourrait évidemment ne comprendre que la première chaine cinématique.
  • Selon l'invention, le système de détection 1 comporte en outre un dispositif de surveillance 15 comportant un circuit électronique de mesure 16 agencé pour mesurer la position d'un premier élément mobile avec la première tige 6 lorsque celle-ci pivote entre la position haute et la position basse du premier palpeur 3. De la même manière, le circuit électronique de mesure 16 est agencé pour mesurer la position d'un deuxième élément mobile avec la deuxième tige 7 lorsque celle-ci pivote entre la position haute et la position basse du deuxième palpeur 4.
  • Toujours en référence à la figure 3 et selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif de surveillance 15 comporte :
    • un premier aimant 17 positionné sur le premier élément mobile et un deuxième aimant 18 positionné sur le deuxième élément mobile. Le premier aimant 17 et le deuxième aimant 18 sont des aimants permanents.
    • le circuit électronique de mesure 16 qui comprend un premier capteur magnétique 19 agencé pour détecter un champ magnétique du premier aimant 17 et un deuxième capteur magnétique 20 agencé pour détecter un champ magnétique du deuxième aimant 18.
  • Ici et de préférence, le premier élément mobile est la portion d'extrémité libre 8a du premier organe de rappel 8 ou une portion voisine de celle-ci et le deuxième élément mobile est la portion d'extrémité libre 9a du deuxième organe de rappel 9 ou une portion voisine de celle-ci. Plus précisément, le premier aimant 17 est positionné sur un support fixé sur le premier organe de rappel 8 pour se déplacer avec la portion d'extrémité libre 8a dudit premier organe de rappel 8 ; et le deuxième aimant 18 est positionné sur un support fixé sur le deuxième organe de rappel 9 pour se déplacer avec la portion d'extrémité libre 9a dudit deuxième organe de rappel 9.
  • Ici, le premier capteur magnétique 19 est agencé pour mesurer une intensité du champ magnétique du premier aimant 17 et le deuxième capteur magnétique 20 est agencé pour mesurer une intensité du champ magnétique du deuxième aimant 18, l'intensité du champ magnétique étant fonction de la distance séparant l'aimant du capteur. Par exemple, ici, l'intensité I17 du champ magnétique du premier aimant 17 telle que mesurée par le premier capteur magnétique 19 obéit à la relation suivante : I 17 = 1 a + d 17 2
    Figure imgb0001
     où d17 est la distance séparant le premier aimant 17 du première capteur magnétique 19 et a est une constante propre au premier capteur magnétique 19 (il en est de même pour le deuxième aimant 18 et le deuxième capteur 20).
  • A titre d'exemple, le premier capteur magnétique 19 et le deuxième capteur magnétique 20 sont des capteurs à effet Hall.
  • Le premier aimant 17 et le premier capteur magnétique 19 sont donc dédiés à la première chaine cinématique du système de détection 1. Similairement, le deuxième aimant 18 et le deuxième capteur magnétique 20 sont dédiés à la deuxième chaine cinématique du système de détection 1.
  • Ici et de préférence, le circuit électronique de mesure 16 est fixée sur un couvercle 14 fermant le boitier 2 du système de détection 1. Avantageusement, le premier capteur magnétique 19 est positionné au voisinage du premier aimant 17 et le deuxième capteur magnétique 20 est positionné au voisinage du deuxième aimant 18 lorsque les organes de rappel 8, 9 sont au repos.
  • Le fonctionnement du dispositif de surveillance 15 va maintenant être décrit, en s'intéressant plus particulièrement à la première chaine cinématique du système de détection 1.
  • Lorsqu'une roue d'un véhicule ferroviaire passe au niveau du système de détection 1, le premier palpeur 3 passe de la position haute vers la position basse. En conséquence, le bras 10.1 vient déformer élastiquement le premier organe de rappel 8. La distance séparant le premier aimant 17 du premier capteur magnétique 19 va ainsi augmenter. L'intensité du champ magnétique du premier aimant 17 mesurée par le premier capteur magnétique 19 va donc diminuer.
  • Lorsque le passage de la roue est terminé, la portion d'extrémité libre 8a du premier organe de rappel 8 va revenir à sa position initiale en appuyant sur le bras 10.1. La distance séparant le premier aimant 17 du premier capteur magnétique 19 va ainsi diminuer. L'intensité du champ magnétique du premier aimant 17 mesurée par le premier capteur magnétique 19 va donc augmenter.
  • L'intensité du champ magnétique du premier aimant 17 mesurée par le premier capteur magnétique 19 va donc varier entre un maxima correspondant à la position haute du premier palpeur 3 (le premier aimant 17 est au plus proche du premier capteur magnétique 19) et un minima correspondant à la position basse du premier palpeur 3 (le premier aimant 17 est au plus loin du premier capteur magnétique 19).
  • Il est à noter que le fonctionnement du deuxième aimant 18 et du deuxième capteur magnétique 20 dédiés à la deuxième chaine cinématique du système de détection 1 est similaire à ce qui vient d'être décrit pour le premier aimant 17 et le premier capteur magnétique 19.
  • Le premier capteur magnétique 19 et le deuxième capteur magnétique 20 produisent des signaux électriques qui sont traités par des moyens de traitement 16a du circuit électronique de mesure 16 auxquels ils sont reliés.
  • En référence à la figure 4, le circuit électronique de mesure 16 comporte, outre les moyens de traitement 16a, des moyens de transmission 16b.
  • Les moyens de traitement 16a sont connectés au premier capteur magnétique 19 et au deuxième capteur magnétique 20 et récupèrent ainsi des données de mesure d'intensité de champ magnétique (du premier aimant 17 et du deuxième aimant 18). Les moyens de traitement 16 comporte un composant de traitement qui est par exemple un microcontrôleur (en anglais, Microcontroller Unit - MCU), un processeur, un processeur de traitement numérique de signal ou DSP (en anglais, Digital Signal Processor), un circuit logique programmable ou FPGA (en anglais, Field Programmable Gate Array) ou encore un circuit intégré applicatif ou ASIC (en anglais, Application-Specific Integrated Circuit).
  • Les moyens de transmission 16b sont connectés aux moyens de traitement 16a. Les moyens de transmission 16b récupèrent ainsi des données de mesure d'intensité de champ magnétique traitées pour les transmettre, par exemple, à une centrale de surveillance. De préférence, la transmission des données de mesure à la centrale de surveillance est effectuée via une liaison sans fil. Par exemple, les moyens de traitement de transmission 16b comportent un composant de transmission radiofréquence fonctionnant, à titre d'exemple, selon la technologie 4G ou LoRa (en anglais, Long-Range) ou tout autre moyen de télécommunication avec ou sans fil.
  • Il est également prévu que les moyens de transmissions 16b comportent en outre un composant de réception radiofréquence afin de recevoir des éventuelles instructions en provenance de la centrale de surveillance.
  • Le circuit électronique de mesure 16 est par exemple monté sur un PCB 21(en anglais, Printed Circuit Board). Il est également prévu que le circuit électronique de mesure 16 comporte des moyens d'alimentation de préférence via un réseau d'alimentation courant le long de la voie (il est possible en variante de prévoir une alimentation autonome via une batterie ou des piles).
  • En référence à la figure 5, le PCB 21 est ainsi avantageusement encastré dans le couvercle 14 fermant le boitier 2 du système de détection 1. En outre, le PCB 21 est fixé au couvercle 14 via des vis 14a. Ceci permet d'équiper facilement un système de détection existant en fixant les aimants sur les lames élastiques et en installant le circuit électronique de mesure 16 directement dans le couvercle 14 existant, ou en remplaçant le couvercle existant par un couvercle 14 pré-équipé du circuit électronique de mesure 16.
  • Le dispositif de surveillance 15 permet ainsi de mesurer la position du premier aimant 17 (respectivement du deuxième aimant 18) qui est représentative de la position de la portion d'extrémité libre 8a du premier organe de rappel 8 (respectivement de la portion d'extrémité libre 9a du deuxième organe de rappel 9), elle-même représentative de la position du premier palpeur 3 (respectivement du deuxième palpeur 4).
  • Le dispositif de surveillance 15 permet en outre de déterminer la casse d'un palpeur parmi le premier palpeur 3 et le deuxième palpeur 4. Effectivement, si le premier capteur magnétique 19 mesure des variations de l'intensité du champ magnétique (du premier aimant 17) mais que, en même temps, le deuxième capteur magnétique 20 ne mesure aucune variation de l'intensité du champ magnétique (du deuxième aimant 18), il est possible de déduire que le deuxième palpeur 4 est cassé. Une opération de maintenance devra alors être conduite pour réparer le deuxième palpeur 4.
  • Le dispositif de surveillance 15 permet en outre de mesurer des variations successives de l'intensité du champ magnétique (du premier aimant 17 et du deuxième aimant 18) lié au passage successif des roues d'un véhicule ferroviaire. En mesurant un écart temporel entre des maximas et/ou des minimas d'intensité du champ magnétique, le dispositif de surveillance 15 permet d'estimer la vitesse de déplacement du véhicule ferroviaire (par exemple en ayant une connaissance préalable de l'écartement longitudinal des roues des véhicules ferroviaires empruntant la voie).
  • Le dispositif de surveillance 15 permet en outre de mesurer des variations de l'intensité du champ magnétique du premier aimant 17 (respectivement du deuxième aimant 18) qui sont représentatives d'une vitesse du mouvement de rotation de la première tige 6 (respectivement de la deuxième tige 7) entre la position haute et la position basse du premier palpeur 3 (respectivement du deuxième palpeur 4). Cela permet notamment de déterminer l'état d'usure, et en particulier la qualité du fluide hydraulique, du premier vérin d'amortissement 12 (respectivement du deuxième vérin d'amortissement 13). Par exemple, si les variations mesurées (par le premier capteur magnétique 19) de l'intensité du champ magnétique (du premier aimant 17), lorsque la première tige 6 pivote de la position basse vers la position haute du premier palpeur 3, sont très rapides, il est possible de déduire que le premier vérin d'amortissement 12 requiert une opération de maintenance.
  • Comme il a été décrit précédemment, le premier vérin d'amortissement 12 et le deuxième vérin d'amortissement 13 sont des vérins hydrauliques. Il est donc prévu que le système de détection 1 selon l'invention comporte en outre un capteur de température (non représenté) agencé pour mesurer une température ambiante. En effet, la viscosité du fluide hydraulique du premier vérin d'amortissement 12 et du deuxième vérin d'amortissement 13 étant corrélée avec la température : il en résulte que la dynamique d'amortissement dépend de la température. Le capteur de température est par exemple connecté aux moyens de traitement 16a du circuit électronique de mesure 16 (ou directement connecté aux moyens de transmission 16b du circuit électronique de mesure 16) de telle sorte que des données de mesure de température soient transmises, par exemple, à la centrale de surveillance. Il est ainsi possible de corréler les données de mesure de température de fluide hydraulique avec les données de mesure d'intensité de champ magnétique (du premier aimant 17 et du deuxième aimant 18).
  • L'invention est particulièrement avantageuse car le dispositif de surveillance 15 permet de suivre avec simplicité et fiabilité le fonctionnement du système de détection 1 et notamment de déterminer à distance et en temps réel :
    • un état d'usure (notamment la qualité du fluide hydraulique) du premier vérin d'amortissement 12 et du deuxième vérin d'amortissement 13 ;
    • l'état du premier palpeur 3 et du deuxième palpeur 4, et notamment une condition de casse ;
    • la vitesse de déplacement d'un véhicule ferroviaire.
  • L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications.
  • Ici et de manière avantageuse, la première tige 6 est d'une seule pièce avec le premier palpeur 3. De la même manière, la deuxième tige 7 est d'une seule pièce avec le deuxième palpeur 4. Néanmoins, la première tige 6 pourrait être une pièce distincte du premier palpeur 3 et la deuxième tige 7 pourrait être une pièce distincte du deuxième palpeur 4.
  • En outre, le premier organe de rappel 8 et le deuxième organe de rappel 9 ne sont pas forcément des lames élastiques mais pourraient être par exemple des ressorts hélicoïdaux montés verticalement.
  • En outre, le système de détection 1 pourrait ne comprendre que la première chaine cinématique, c'est-à-dire uniquement le premier palpeur 3, la première tige 6, le premier organe de rappel 8, le bras 10.1, le bras 10.2 et le premier vérin d'amortissement 12.
  • Il a été ici décrit que le premier élément mobile (avec la première tige 6) et le deuxième élément mobile (avec la deuxième tige 7) sont respectivement la portion d'extrémité libre 8a du premier organe de rappel 8 et la portion d'extrémité libre 9a du deuxième organe de rappel 9 mais cela n'est pas limitatif. Par exemple, le premier élément mobile et le deuxième élément mobile pourrait être respectivement une portion du bras 10.1 et une portion du bras 11.1.
  • Il a été ici décrit un circuit électronique de mesure 16 qui comporte un premier capteur magnétique agencé pour détecter le champ magnétique d'un premier aimant et un deuxième capteur magnétique agencé pour détecter le champ magnétique d'un deuxième aimant. Cependant, le circuit électronique de mesure 16 pourrait ne comporter qu'un seul capteur magnétique agencé pour mesurer le champ magnétique à la fois du premier aimant et du deuxième aimant.
  • En outre, dans le cas où le système de détection 1 comporte uniquement la première chaine d'élément (c'est-à-dire un seul palpeur, une seule tige, un seul organe de rappel, un seul bras et un seul vérin d'amortissement), il est prévu que le dispositif de surveillance 15 comporte de préférence un seul aimant et un seul capteur magnétique.
  • En outre, l'implémentation du dispositif de surveillance 15 du système de détection 1 tel que décrite précédemment n'est pas limitative.
  • Le dispositif de surveillance 15 pourrait par exemple comporter un premier capteur à courant de Foucault agencé pour mesurer la déformation du premier organe de rappel 8 et un deuxième capteur à courant de Foucault agencé pour mesurer la déformation du deuxième organe de rappel 9. La déformation de chacun des organes de rappel 8, 9 est respectivement représentative de la position des palpeurs 3, 4. Le premier capteur à courant de Foucault et le deuxième capteur à courant de Foucault pourraient par exemple être avantageusement montés sur le PCB 21 (et connectés au moyens de traitement 16a du circuit électronique de mesure 16) de telle sorte que ledit premier capteur à courant de Foucault soit positionné au voisinage du premier organe de rappel 8 et que ledit deuxième capteur à courant de Foucault soit positionné au voisinage du deuxième organe de rappel 9. L'utilisation de capteur à courant de Foucault ne nécessite notamment pas de positionner un aimant sur chacun des organes de rappel du système de détection.
  • Le dispositif de surveillance 15 pourrait également comporter une première jauge de contrainte et une deuxième jauge de déformation respectivement positionnées sur le premier organe de rappel 8 et sur le deuxième organe de rappel 9. La déformation de chacun des organes de rappel 8, 9 est respectivement représentative de la position des palpeurs 3, 4.
  • Il est possible de se passer de capteur de température tout en étant capable de mesurer la dynamique d'amortissement si on dispose de mesure de température localisée provenant d'un capteur météorologique.
  • Le circuit de détection peut être différent de celui décrit.

Claims (9)

  1. Système de détection (1) de présence d'un véhicule ferroviaire, comprenant un boîtier (2), un palpeur (3) à l'extérieur du boîtier, au moins une tige (6) qui porte le palpeur et qui est montée dans le boîtier pour pivoter autour d'un axe longitudinal (X) entre une position haute et une position basse du palpeur, un vérin d'amortissement (12) agencé pour ralentir un mouvement de rotation de la tige de la position basse vers la position haute, un organe de rappel (8) en appui contre un bras (10) solidaire en rotation de la tige, caractérisé en ce que le système comprend en outre un dispositif de surveillance (15) comportant un circuit électronique de mesure (16) d'une position d'un élément mobile avec la tige lorsque celle-ci pivote entre les deux positions.
  2. Système selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de surveillance (15) comporte :
    - un aimant (17) positionné sur l'élément mobile ;
    - le circuit électronique de mesure (16) comprenant au moins un capteur magnétique (19) agencé pour détecter un champ magnétique de l'aimant lui-même représentatif de la position dudit aimant.
  3. Système selon la revendication 2, dans lequel l'élément mobile est une portion de l'organe de rappel (8).
  4. Système selon la revendication 3, dans lequel l'organe de rappel (8) est une lame élastique ayant une portion d'extrémité (8b) rigidement fixée au boîtier et une portion d'extrémité libre (8a), l'aimant (17) étant ainsi positionné au voisinage de la portion d'extrémité libre de la lame élastique.
  5. Système selon la revendication 4, dans lequel l'aimant (17) est fixé sur un support fixé sur la lame élastique pour que l'aimant s'étende au voisinage de la portion d'extrémité libre de la lame élastique et se déplace avec celle-ci.
  6. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le circuit électronique de mesure (16) comprend en outre des moyens de traitement (16a) et des moyens de transmission (16b).
  7. Système selon la revendication précédente dans lequel le circuit électronique de mesure (16) est fixé sur un couvercle (14) fermant le boîtier (2).
  8. Système selon l'une des revendications précédentes dans lequel le vérin d'amortissement (12) est un vérin hydraulique comprenant un fluide hydraulique, le système comprenant en outre un capteur de température agencé pour mesurer une température ambiante.
  9. Dispositif de surveillance (15) pour un système de détection selon l'une des revendications précédentes.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2473449A1 (fr) * 1980-01-09 1981-07-17 Saxby Pedale a effet magnetique pour detecter le passage des roues de wagons sur une voie de chemin de fer
FR3096642A1 (fr) * 2019-05-29 2020-12-04 Laurent HILLION Détecteur ferroviaire à dispositif hydraulique de temporisation

Patent Citations (2)

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