FR2758301A1 - Railway network monitoring system for rail track fault detection - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un système de surveillance d'au moins un canton d'un réseau ferroviaire, particulièrement adapté pour la détection de présence d'essieux d'un véhicule ferroviaire et la détection de défaut susceptible d'apparaître dans au moins une file de rails d'une voie ferroviaire, telle qu'une fêlure ou une rupture de rails. The present invention relates to a system for monitoring at least one canton of a railway network, particularly suitable for detecting the presence of axles of a railway vehicle and detecting faults likely to appear in at least one file of rails of a railway track, such as a crack or a rupture of rails.
Actuellement, la surveillance de l'état de fonctionnement des rails d'un réseau ferroviaire et la détection de présence d'un véhicule ferroviaire s'effectue en divisant artificiellement le réseau ferroviaire en cantons, classiquement d'une longueur de plusieurs centaines de mètres, et équipés chacun d'un dispositif, connu généralement sous l'appellation "circuit de voie". Currently, the monitoring of the operating condition of the rails of a rail network and the detection of the presence of a rail vehicle is carried out by artificially dividing the rail network into cantons, conventionally with a length of several hundred meters, and each equipped with a device, generally known under the name "track circuit".
Comme on le sait, un circuit de voie comporte un générateur de tension alternative connecté à une première extrémité du canton, entre les deux files de rails d'une voie et un récepteur correspondant branché entre les deux files de rails à l'autre extrémité du canton. As is known, a track circuit comprises an alternating voltage generator connected at a first end of the block, between the two rows of rails of a track and a corresponding receiver connected between the two rows of rails at the other end of the canton.
Ainsi, lorsqu'un véhicule ferroviaire circule ou stationne entre le générateur et le récepteur, ses essieux provoquent un court-circuit entre les deux files de rails. Thus, when a rail vehicle travels or parks between the generator and the receiver, its axles cause a short circuit between the two rows of rails.
Dès lors, il est possible, en surveillant la tension mesurée par le récepteur, de détecter la présence d'un véhicule ferroviaire dans le canton, qui se traduit par une chute de la tension mesurée par le récepteur. Therefore, it is possible, by monitoring the voltage measured by the receiver, to detect the presence of a railway vehicle in the block, which results in a drop in the voltage measured by the receiver.
De tels circuits de voies permettent en outre la détection d'une rupture dans une ou dans les deux files de rails de la voie. Such track circuits also allow the detection of a rupture in one or in the two rows of rails of the track.
En effet, lorsqu'un tel incident apparaît, le circuit de voie est ouvert et la tension mesurée par le récepteur est nulle. Indeed, when such an incident occurs, the track circuit is open and the voltage measured by the receiver is zero.
On conçoit en outre que lorsqu'un véhicule ferroviaire circule sur une voie ferrée, la baisse de tension résultante mesurée par le récepteur se propage longitudinalement d'un canton à l'autre, alors que dans le cas d'une rupture de l'un des rails, le signal mesuré est un signal persistant et fixe. It is further understood that when a railway vehicle runs on a railway track, the resulting drop in voltage measured by the receiver propagates longitudinally from one block to another, whereas in the case of a break in one rails, the measured signal is a persistent and fixed signal.
I1 est ainsi possible d'effectuer une distinction entre les effets produits par le passage ou la présence d'un véhicule ferroviaire, et les effets engendrés par la rupture d'une des files de rails à partir de l'analyse du cheminement du phénomène observé. It is thus possible to make a distinction between the effects produced by the passage or the presence of a railway vehicle, and the effects generated by the rupture of one of the rail lines from the analysis of the path of the phenomenon observed. .
Toutefois, les systèmes de surveillance de ce type présentent un certain nombre d'inconvénients, notamment en raison du fait qu'ils sont sensibles à des signaux électriques de perturbation circulant dans les files de rails, par exemple des courants de traction provenant d'une motrice qui se superposent au signal électrique émis dans le canton. However, monitoring systems of this type have a certain number of drawbacks, in particular due to the fact that they are sensitive to electrical disturbance signals circulating in the rails, for example traction currents coming from a motor which are superimposed on the electrical signal emitted in the canton.
Le but de l'invention est de pallier cet inconvénient et de fournir un système de surveillance de canton d'un réseau ferroviaire insensible à des signaux de perturbation. The object of the invention is to overcome this drawback and to provide a block monitoring system for a rail network insensitive to disturbance signals.
Elle a donc pour objet un système de surveillance d'au moins un canton d'un réseau ferroviaire, notamment pour la détection de présence d'essieux d'un véhicule ferroviaire et la détection de défaut dans au moins un rail dudit canton, comprenant des moyens d'émission d'un signal électrique dans une zone dudit canton et des moyens de mesure du signal électrique circulant dans chaque rail dudit canton, reliés à une unité de traitement de signaux pour la surveillance dudit canton à partir de la valeur dudit signal électrique délivrée par lesdits moyens de mesure, caractérisé en ce que le signal électrique émis par lesdits moyens d'émission est constitué par un signal de tension alternative de fréquence variable et en ce que lesdits moyens de mesure comportent au moins une paire de dispositif de mesure du courant circulant dans ledit canton, lesdits dispositifs étant disposés mutuellement en regard et associés chacun à un rail dudit canton, ladite unité de traitement comprenant des seconds moyens d'émission, vers lesdits dispositifs de mesure d'un signal numérique constitué d'un signal utile de synchronisation desdits dispositifs sur le signal émis et d'un signal d'adressage de chaque dispositif auquel le signal utile est destiné, et des moyens de réception d'un signal de données numériques émis par chaque dispositif de mesure et constitué d'un signal de mesure du courant et d'un signal d'identification dudit dispositif de mesure. It therefore relates to a system for monitoring at least one canton of a railway network, in particular for the detection of the presence of axles of a railway vehicle and the detection of faults in at least one rail of said canton, comprising means for transmitting an electrical signal in an area of said block and means for measuring the electric signal circulating in each rail of said block, connected to a signal processing unit for monitoring said block from the value of said electrical signal delivered by said measuring means, characterized in that the electrical signal emitted by said transmitting means consists of an alternating voltage signal of variable frequency and in that said measuring means comprise at least one pair of device for measuring the current flowing in said block, said devices being arranged mutually opposite and each associated with a rail of said block, said milking unit tement comprising second transmission means, to said devices for measuring a digital signal consisting of a useful signal for synchronizing said devices with the transmitted signal and an address signal from each device for which the useful signal is intended , and means for receiving a digital data signal transmitted by each measurement device and consisting of a current measurement signal and an identification signal of said measurement device.
Le système de surveillance selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes
- l'unité de traitement comporte des moyens de calcul de la différence entre les valeurs mesurées par les dispositifs de mesure de chaque paire et de la comparaison entre chaque valeur résultant du calcul de ladite différence avec au moins une valeur de seuil de détection de présence d'essieux et au moins une valeur de seuil de détection de défaut
- le signal électrique émis est modulé en fréquence de manière pseudo-aléatoire
- le signal émis par lesdits moyens d'émission est constitué par un train de signaux électriques d'une durée sensiblement fixe et espacés d'une période de temps variable de façon pseudoaléatoire
- chaque dispositif de mesure comporte une bande passante accordée sur la fréquence dudit signal émis;
- chaque dispositif de mesure comporte un détecteur de mesure du champ magnétique engendré par le courant circulant dans une file de rails correspondant, situé au voisinage de ladite file de rails et relié à un filtre passe-bande piloté par une unité de synchronisation sur le signal émis
- la tension du signal électrique émis par les moyens d'émission est sensiblement égale à 5 V et comporte une fréquence comprise entre environ 80 kHz et 160 kHz;
- le signal électrique émis comporte approximativement dix trains de signaux électriques par seconde ayant chacun une durée d'environ 20 ms;
- lesdits moyens de mesure comportent deux paires de dispositifs de mesure du courant circulant dans ledit canton disposées de part et d'autre de la zone dudit canton dans laquelle le signal est émis et espacées d'une distance inférieure à la distance entre deux essieux successifs d'un véhicule ferroviaire en vue du comptage du nombre d'essieux dudit véhicule;
- il comporte en outre un ensemble de dispositifs de mesure de courant disposés par paire au moins d'un côté d'un joint d'isolation des files de rails et reliés à l'unité de traitement en vue de la surveillance de l'état desdits joints.The monitoring system according to the invention may also include one or more of the following characteristics
the processing unit comprises means for calculating the difference between the values measured by the measuring devices of each pair and for comparing between each value resulting from the calculation of said difference with at least one presence detection threshold value axles and at least one fault detection threshold value
- the electrical signal emitted is frequency modulated pseudo-randomly
the signal emitted by said transmitting means consists of a train of electrical signals of a substantially fixed duration and spaced apart by a variable period of time in a pseudo-random manner
each measurement device has a bandwidth tuned to the frequency of said transmitted signal;
each measuring device includes a detector for measuring the magnetic field generated by the current flowing in a corresponding rail file, located in the vicinity of said rail file and connected to a bandpass filter controlled by a signal synchronization unit issued
- The voltage of the electrical signal emitted by the transmitting means is substantially equal to 5 V and includes a frequency between about 80 kHz and 160 kHz;
- the electrical signal transmitted comprises approximately ten trains of electrical signals per second each having a duration of approximately 20 ms;
- Said measuring means comprise two pairs of devices for measuring the current flowing in said block arranged on either side of the zone of said block in which the signal is emitted and spaced apart by a distance less than the distance between two successive axles a railway vehicle for counting the number of axles of said vehicle;
- it further comprises a set of current measuring devices arranged in pairs at least on one side of an insulation joint of the rails and connected to the processing unit for monitoring the condition of said seals.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1 est une vue générale et schématique d'une portion de voie ferrée équipée d'un système de surveillance selon l'invention ;
- la figure 2 est un schéma synoptique illustrant la structure générale du système selon l'invention ;
- la figure 3 est une courbe montrant la variation dans le temps du signal électrique émis par les moyens d'émission ; et
- la figure 4 est un schéma synoptique d'un dispositif de mesure du système selon l'invention. Other characteristics and advantages will emerge from the following description, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings in which
- Figure 1 is a general and schematic view of a portion of railroad track equipped with a monitoring system according to the invention;
- Figure 2 is a block diagram illustrating the general structure of the system according to the invention;
- Figure 3 is a curve showing the variation over time of the electrical signal transmitted by the transmission means; and
- Figure 4 is a block diagram of a device for measuring the system according to the invention.
Sur la figure 1, on a représenté une portion d'une voie ferrée 10 d'un réseau ferroviaire qui comporte de façon classique deux files de rails 12 et 14. In FIG. 1, a portion of a railroad track 10 of a railway network is shown which conventionally comprises two rows of rails 12 and 14.
La voie 10 est divisée en cantons, 16 et 17, équipés chacun d'un système de surveillance permettant notamment la détection de la présence d'un essieu d'un véhicule ferroviaire et la détection de défaut dans au moins une des files de rails de la voie 10. Track 10 is divided into cantons, 16 and 17, each equipped with a monitoring system allowing in particular the detection of the presence of an axle of a railway vehicle and the detection of faults in at least one of the rows of rails of track 10.
Sur la figure 1, on a représenté deux cantons, d'une longueur de plusieurs centaines de mètres, équipés chacun d'un système de surveillance correspondant, mais, bien entendu, le réseau ferroviaire comporte une succession de tels cantons régulièrement disposés le long de la voie 10. In FIG. 1, two cantons, several hundred meters in length, are shown, each equipped with a corresponding monitoring system, but, of course, the rail network comprises a succession of such cantons regularly arranged along track 10.
On voit sur la figure 1 que le système de surveillance selon l'invention comporte une unité centrale 18 raccordée aux deux rails 12 et 14 pour chaque canton 16 et 17 et un ensemble de dispositifs de mesure de courant, 19-a, 19-b, 19-c, 19-d et 19-e, disposés par paire le long du canton. Sur la figure 1, seules cinq paires de dispositifs de mesure, dont la fonction sera décrite en détail par la suite, ont été représentées. Il est toutefois possible de doter ce canton d'un nombre supérieur de tels dispositifs régulièrement répartis. We see in Figure 1 that the monitoring system according to the invention comprises a central unit 18 connected to the two rails 12 and 14 for each block 16 and 17 and a set of current measurement devices, 19-a, 19-b , 19-c, 19-d and 19-e, arranged in pairs along the township. In Figure 1, only five pairs of measuring devices, the function of which will be described in detail later, have been shown. It is however possible to provide this canton with a greater number of such regularly distributed devices.
Comme cela sera décrit en détail par la suite, l'unité centrale 18 comporte un générateur de tension 20 délivrant aux files de rails de la voie 10 à laquelle l'unité centrale 18 est raccordée, un signal S de tension alternative de fréquence variable et une unité 22 d'émission et de réception de données assurant un dialogue avec les dispositifs de mesure, en particulier pour la réception des signaux de mesure, en vue de la détection de véhicules ferroviaires et des défauts susceptibles d'apparaître, notamment une rupture d'une des files de rails. As will be described in detail below, the central unit 18 comprises a voltage generator 20 delivering to the rows of rails of the track 10 to which the central unit 18 is connected, an alternating voltage signal S of variable frequency and a unit 22 for transmitting and receiving data ensuring a dialogue with the measuring devices, in particular for the reception of the measurement signals, with a view to detecting railway vehicles and faults likely to appear, in particular a rupture of 'one of the lines of rails.
La structure et le fonctionnement de l'unité centrale 18 et des dispositifs de mesure de courant 19-a à 19-e vont maintenant être décrits en référence aux figures 2 à 4. The structure and operation of the central unit 18 and of the current measurement devices 19-a to 19-e will now be described with reference to FIGS. 2 to 4.
En se référant tout d'abord à la figure 2, on voit que le générateur 20 et l'unité d'émission et réception des données 22 sont reliés à un système de traitement numérique 30 de signaux dans lequel est stocké un algorithme approprié de commande de leur fonctionnement. Referring first to FIG. 2, it can be seen that the generator 20 and the data transmission and reception unit 22 are connected to a digital signal processing system 30 in which an appropriate control algorithm is stored. of their operation.
Comme mentionné précédemment, le générateur 20 est connecté entre deux files de rails 12 et 14 de la voie 10. As mentioned previously, the generator 20 is connected between two rows of rails 12 and 14 of the track 10.
Il est destiné à émettre et à transmettre dans la voie 10 un signal électrique alternatif S de fréquence variable et de tension efficace égale à quelques volts, de préférence 5 V. It is intended to transmit and transmit in channel 10 an alternating electrical signal S of variable frequency and effective voltage equal to a few volts, preferably 5 V.
Le générateur 20 comporte un synthétiseur de signaux à haute fréquence 31 piloté par le système de traitement numérique 30 et raccordé en sortie à un amplificateur 32 monté en comparateur pour délivrer en sortie un signal de tension alternative de fréquence variable. The generator 20 includes a high frequency signal synthesizer 31 controlled by the digital processing system 30 and connected at output to an amplifier 32 mounted as a comparator to output an alternating voltage signal of variable frequency.
De préférence, le signal S, généré principalement sous l'action du synthétiseur 31 et du système de traitement numérique 30, est modulé en fréquence de manière pseudoaléatoire à l'aide d'un algorithme approprié et de type classique. Preferably, the signal S, generated mainly under the action of the synthesizer 31 and the digital processing system 30, is frequency modulated in a pseudo-random manner using an appropriate algorithm and of conventional type.
Selon un premier mode de réalisation, le signal
S est constitué par un signal continu de fréquence variable.According to a first embodiment, the signal
S consists of a continuous signal of variable frequency.
Selon un autre mode de réalisation, représenté sur la figure 3, il est constitué par un train de signaux électriques Sl,S2,S3,S4,S5..., Sn, émis chacun pendant une durée sensiblement fixe, par exemple égale à environ 20 ms et espacés chacun d'une période de temps variable de façon pseudoaléatoire afin de réduire la consommation en énergie du système. According to another embodiment, represented in FIG. 3, it consists of a train of electrical signals Sl, S2, S3, S4, S5 ..., Sn, each emitted for a substantially fixed duration, for example equal to approximately 20 ms and each spaced by a variable period of time in a pseudo-random manner in order to reduce the energy consumption of the system.
Par exemple, les signaux sont émis selon une cadence moyenne de dix trains/s. For example, the signals are transmitted at an average rate of ten trains / s.
Selon les deux modes de réalisation mentionnés ci-dessus, la fréquence du signal émis se situe avantageusement dans une bande comprise entre environ 80 kHz et environ 160 kHz, de préférence 95 kHz. According to the two embodiments mentioned above, the frequency of the transmitted signal advantageously lies in a band between approximately 80 kHz and approximately 160 kHz, preferably 95 kHz.
Comme mentionné précédemment, cette fréquence est modulée de façon pseudoaléatoire autour d'une fréquence centrale Fc autour de deux valeurs limites égales respectivement à Fc - 3% et Fc + 3% et subit au moins quatre excursions de fréquence pendant chaque train de signal. As mentioned previously, this frequency is modulated pseudo randomly around a central frequency Fc around two limit values equal to Fc - 3% and Fc + 3% respectively and undergoes at least four frequency excursions during each signal train.
La séquence pseudoaléatoire est choisie parmi un ensemble de nombre de "Gold" du cinquième ordre de faible corrélation croisée. The pseudo-random sequence is chosen from a set of fifth order "cross" gold numbers.
Le signal issu de l'amplificateur 32 est délivré à un premier transformateur 34 d'élévation de tension jusqu'à une tension d'environ 40 V permettant de réduire les pertes de transmission jusqu'à la voie, ce transformateur 34 étant associé à un deuxième transformateur 36 positionné au niveau de la voie et ayant pour fonction d'abaisser la tension au niveau de tension définie précédemment et de préférence égal à 5 V. The signal from the amplifier 32 is delivered to a first transformer 34 for raising the voltage to a voltage of around 40 V making it possible to reduce the transmission losses to the channel, this transformer 34 being associated with a second transformer 36 positioned at the level of the track and having the function of lowering the voltage to the voltage level defined previously and preferably equal to 5 V.
La sortie du deuxième transformateur 36 est reliée aux deux files de rails 12 et 14 de la voie 10 par deux résistances de limitation, de valeurs voisines de 20 ohms, pour délivrer le signal S représenté sur la figure 3. The output of the second transformer 36 is connected to the two rows of rails 12 and 14 of the channel 10 by two limiting resistors, of values close to 20 ohms, to deliver the signal S shown in FIG. 3.
L'unité d'émission et de réception de données 22 comporte un générateur de signal d'horloge de synchronisation 42 piloté par le synthétiseur de signaux à haute fréquence 31 pour la génération d'un signal d'horloge dont la cadence correspond à la fréquence du signal émis par ce synthétiseur de signaux 31. The data transmission and reception unit 22 includes a synchronization clock signal generator 42 controlled by the high-frequency signal synthesizer 31 for the generation of a clock signal whose rate corresponds to the frequency of the signal emitted by this signal synthesizer 31.
Le générateur de signal d'horloge 42 est connecté en sortie à une interface d'émission de données 44 et à une interface de réception de données 46, en vue du dialogue, sous la commande du système de traitement numérique, avec les dispositifs de mesure de courant 19-a à 19-e. The clock signal generator 42 is connected at output to a data transmission interface 44 and to a data reception interface 46, for dialogue, under the control of the digital processing system, with the measuring devices. current 19-a to 19-e.
En se référant à nouveau aux figures 1 et 2, on voit que selon un mode de réalisation particulier, les dispositifs 19-a à 19-e de mesure du courant alternatif circulant dans les files de rails 12 et 14 sont disposés en réseau. Comme mentionné précédemment, ils sont disposés par paire, les dispositifs de chaque paire étant placés mutuellement en regard et associés chacun à un rail de canton 16 et 17. Referring again to Figures 1 and 2, it can be seen that according to a particular embodiment, the devices 19-a to 19-e for measuring the alternating current flowing in the rows of rails 12 and 14 are arranged in a network. As mentioned above, they are arranged in pairs, the devices of each pair being placed opposite one another and each associated with a block rail 16 and 17.
On voit en particulier sur la figure 1 que deux paires de dispositifs de mesure 19-a, 19-b et 19-a, 19-c délimitent entre elles un canton, respectivement 16 et 17, à l'intérieur duquel est injecté le signal S. We see in particular in Figure 1 that two pairs of measuring devices 19-a, 19-b and 19-a, 19-c delimit between them a block, respectively 16 and 17, inside which the signal is injected S.
Comme mentionné précédemment, chaque canton est équipé de dispositifs de mesure supplémentaires pour la surveillance de parametres de fonctionnement de la voie 10. As mentioned previously, each block is equipped with additional measuring devices for monitoring operating parameters of channel 10.
Sur la figure 1, seul un canton 17 est muni de tels capteurs. On voit sur cette figure qu'une première paire de dispositifs de mesure 19-d est placée à proximité de l'une des paires 19-c délimitant le canton 17, de telle sorte que ces paires 19-c et 19-d soient placées de part et d'autre de la zone d'émission du signal S et espacées d'une distance inférieure à la distance entre deux essieux successifs d'un véhicule ferroviaire, pour permettre le comptage du nombre d'essieux d'un tel véhicule lorsqu'il circule dans le canton 17. In FIG. 1, only one block 17 is provided with such sensors. We see in this figure that a first pair of measuring devices 19-d is placed near one of the pairs 19-c delimiting the block 17, so that these pairs 19-c and 19-d are placed on either side of the signal emission zone S and spaced a distance less than the distance between two successive axles of a railway vehicle, to allow counting of the number of axles of such a vehicle when 'it circulates in canton 17.
De surcroît, on voit sur la figure 1 que deux paires de dispositifs de mesure 19-c et 19-e sont disposées de part et d'autre de joints d'isolation 47 équipant de façon classique les files de rails 12 et 14 afin de permettre la surveillance de l'état de ces joints d'isolation 47. In addition, it can be seen in FIG. 1 that two pairs of measuring devices 19-c and 19-e are arranged on either side of insulation joints 47 conventionally fitted to the rows of rails 12 and 14 in order to allow monitoring of the condition of these insulation joints 47.
Chaque dispositif de mesure 19-a à 19-e comporte deux détecteurs 48 et 50 de mesure du champ magnétique engendré sous l'action du courant circulant dans les files de rails 12 et 14 raccordés chacun, par l'intermédiaire d'un amplificateur correspondant 52 et 54 à un filtre passe-bande 56 et 58 de fréquence de coupure variable sous la commande d'une unité de synchronisation 60. Each measuring device 19-a to 19-e comprises two detectors 48 and 50 for measuring the magnetic field generated under the action of the current flowing in the rows of rails 12 and 14 each connected, by means of a corresponding amplifier. 52 and 54 to a bandpass filter 56 and 58 of variable cutoff frequency under the control of a synchronization unit 60.
Les détecteurs 48 et 50 comportent chacun de préférence un noyau de ferrite disposé dans un bobinage au voisinage d'une file de rails 12 et 14 correspondant, de préférence sous celui-ci. The detectors 48 and 50 each preferably comprise a ferrite core disposed in a coil in the vicinity of a row of corresponding rails 12 and 14, preferably under the latter.
Chaque filtre 56 et 58 est raccordé en sortie à un détecteur 61 et 62 de mesure de l'amplitude du signal détecté par les détecteurs 48 et 50 de champ magnétique. Each filter 56 and 58 is connected at output to a detector 61 and 62 for measuring the amplitude of the signal detected by the magnetic field detectors 48 and 50.
Les signaux de mesure sont ensuite convertis, à l'aide d'un convertisseur analogique-numérique 64 en signaux numériques présentés en entrée d'un système de traitement numérique 66 assurant le stockage des valeurs mesurées et leur mise en forme selon un format adapté pour leur transmission en direction de l'interface 46 de réception de données. The measurement signals are then converted, using an analog-digital converter 64 into digital signals presented at the input of a digital processing system 66 ensuring the storage of the measured values and their shaping according to a format suitable for their transmission in the direction of the data reception interface 46.
A cet effet, le système de traitement numérique 66 est relié à une interface d'émission de données 68 en communication avec un réseau local 69 sur lequel sont branchés les dispositifs de mesure 19-a à 19-e. To this end, the digital processing system 66 is connected to a data transmission interface 68 in communication with a local network 69 on which the measurement devices 19-a to 19-e are connected.
On voit sur la figure 4 que le système de traitement numérique 66 est en outre connecté à une interface de réception de données 70, lui-même raccordé au réseau local pour la réception des données en provenance de l'unité d'émission et de réception de données 22 (figure 2) de l'unité centrale 18. It can be seen in FIG. 4 that the digital processing system 66 is also connected to a data reception interface 70, itself connected to the local network for the reception of data from the transmission and reception unit 22 (Figure 2) of the central unit 18.
On voit en outre que chaque dispositif de mesure 19-a à 19-e est complété par deux organes multiplicateurs de fréquence 72 et 74 interposés chacun entre un amplificateur 52,54 et un filtre passe-bande 56 et 58 correspondant. We also see that each measuring device 19-a to 19-e is completed by two frequency multipliers 72 and 74 each interposed between an amplifier 52,54 and a corresponding bandpass filter 56 and 58.
Il est enfin complété par un oscillateur 76 de génération d'un signal d'horloge nécessaire au fonctionnement de l'unité de synchronisation 60 et d'une source alimentation 78 de type classique raccordée aux circuits du dispositif de mesure 19-a à 19-e. It is finally supplemented by an oscillator 76 for generating a clock signal necessary for the operation of the synchronization unit 60 and a power source 78 of conventional type connected to the circuits of the measurement device 19-a to 19- e.
Le fonctionnement de ce système est le suivant. The operation of this system is as follows.
Comme cela a été mentionné précédemment, le générateur de signaux 20 émet, sous la commande du système de traitement numérique 30 (figure 2) le signal
S tel que décrit en référence à la figure 3.As mentioned previously, the signal generator 20 transmits, under the control of the digital processing system 30 (FIG. 2) the signal
S as described with reference to FIG. 3.
Simultanément, il fournit, à l'unité d'émission et de réception de données 22, en temps réel, la valeur de la fréquence du signal S au générateur 42 de signal d'horloge qui émet dès lors un signal d'horloge dont la cadence est synchronisée sur le signal S. Simultaneously, it supplies, to the data transmission and reception unit 22, in real time, the value of the frequency of the signal S to the clock signal generator 42 which consequently transmits a clock signal whose cadence is synchronized on signal S.
La base de temps fournie par le générateur 42 est ensuite délivrée au système de traitement numérique 30 qui génère un signal de données numériques qu'il transmet à l'interface d'émission de données 44 en vue de son émission dans le réseau local. The time base provided by the generator 42 is then delivered to the digital processing system 30 which generates a digital data signal which it transmits to the data transmission interface 44 with a view to its transmission in the local network.
Le signal émis sur le réseau local 69 est constitué d'un signal utile de synchronisation véhiculant les données d'identification de la fréquence du signal S injecté dans le canton et d'un signal d'adressage des dispositifs de mesure de courant appartenant au canton et auxquels le signal utile est destiné. The signal transmitted on the local network 69 consists of a useful synchronization signal conveying the identification data of the frequency of the signal S injected into the block and of an address signal of the current measurement devices belonging to the block and for which the useful signal is intended.
Par ailleurs, l'interface de réception de données 46 reçoit en entrée le signal de mesure délivré par chaque dispositif de mesure 19-a à 19-e. Ce signal se compose également d'un signal utile de mesure du courant circulant dans les files de rails 12 et 14 de la voie 10 et d'un signal d'identification du dispositif de mesure 19-a à 19-e délivrant ce signal de mesure. Furthermore, the data reception interface 46 receives as input the measurement signal delivered by each measurement device 19-a to 19-e. This signal also consists of a useful signal for measuring the current flowing in the rails 12 and 14 of track 10 and an identification signal from the measurement device 19-a to 19-e delivering this signal. measured.
En réponse à ce signal de mesure, le système de traitement numérique 30 effectue, à l'aide d'un algorithme de calcul approprié, d'une part la comparaison entre eux des signaux de mesure délivrés par les deux dispositifs de mesure de courant 19-a à 19-e de chaque paire et, d'autre part, la différence entre la valeur résultant de cette comparaison avec au moins une valeur maximale de seuil de détection de rupture ou de défaut d'une des files de rails. In response to this measurement signal, the digital processing system 30 performs, using an appropriate calculation algorithm, on the one hand, the comparison between them of the measurement signals delivered by the two current measurement devices 19 -a to 19-e of each pair and, on the other hand, the difference between the value resulting from this comparison with at least one maximum value of threshold for detection of rupture or defect in one of the rows of rails.
Ainsi, si une fêlure importante apparaît dans une des files de rails, le courant circulant dans le canton 16 baisse, en raison d'une augmentation résultante de la résistance de la file de rails. Thus, if a significant crack appears in one of the rails, the current flowing in the block 16 decreases, due to a resulting increase in the resistance of the rails.
De plus, si la file de rails est rompue, le courant circulant dans le canton 16 s'annule. In addition, if the line of rails is broken, the current flowing in block 16 is canceled.
On conçoit donc qu'il est possible, en surveillant la différence entre les courants circulant dans deux files de rails d'un même canton de surveiller l'état de la voie et de faire intervenir les équipes de maintenance du réseau ferroviaire lorsque l'usure atteint un niveau maximal admissible ou lorsqu'une rupture soudaine se produit dans le canton. It is therefore understandable that it is possible, by monitoring the difference between the currents flowing in two rows of rails in the same block, to monitor the condition of the track and to involve the maintenance teams of the rail network when wear and tear reaches a maximum admissible level or when a sudden rupture occurs in the canton.
On conçoit par ailleurs que les dispositifs de mesure 19-a à 19-e étant adressés et délivrant chacun à l'unité centrale 18 un signal d'adresse indiquant leur position, il est en outre possible de connaître relativement précisément l'emplacement du défaut. Ces indications sont affichées au niveau de l'unité centrale 18 sur un afficheur 80 approprié (figure 2). It is also understood that the measuring devices 19-a to 19-e being addressed and each delivering to the central unit 18 an address signal indicating their position, it is also possible to know relatively precisely the location of the fault. . These indications are displayed at the level of the central unit 18 on an appropriate display 80 (FIG. 2).
En outre, le système de traitement numérique 30 de l'unité centrale 18 comporte un algorithme de comparaison des signaux de mesure délivrés par chaque paire de dispositifs de mesure avec une valeur de seuil prédéterminée indicative de la présence d'un essieu d'un véhicule ferroviaire en stationnement ou en déplacement sur l'appareil de voie. In addition, the digital processing system 30 of the central unit 18 comprises an algorithm for comparing the measurement signals delivered by each pair of measurement devices with a predetermined threshold value indicative of the presence of an axle of a vehicle. stationary or moving on the switchgear.
En effet, lorsqu'un essieu se situe à proximité d'un dispositif de mesure, cet essieu provoque un courtcircuit entre les files de rails qui fait chuter considérablement le courant circulant dans chacune des files de rails 12 et 14. In fact, when an axle is located close to a measuring device, this axle causes a short circuit between the rail lines which considerably reduces the current flowing in each of the rail lines 12 and 14.
Il est dès lors possible, à l'aide d'un tel système de détection, de surveiller la présence d'un véhicule ferroviaire dans un appareil de voie afin de commander des dispositifs de signalisation ou d'effectuer un comptage ultérieur du nombre d'essieux détectés. It is therefore possible, using such a detection system, to monitor the presence of a railway vehicle in a switchgear in order to control signaling devices or to carry out a subsequent count of the number of axles detected.
Comme cela a été mentionné précédemment, il est également possible, à l'aide d'un tel système de détection d'effectue un comptage du nombre d'essieux d'un véhicule ferroviaire circulant sur les files de rails de chaque canton à l'aide d'un algorithme de calcul du nombre de court-circuits détectés par la paire de dispositifs de mesure prévue de chaque côté de la zone d'émission du signal S. As previously mentioned, it is also possible, using such a detection system, to count the number of axles of a rail vehicle traveling on the rail lines of each canton at the using an algorithm for calculating the number of short circuits detected by the pair of measuring devices provided on each side of the signal transmission area S.
Enfin, comme mentionné précédemment, ce dispositif de détection permet la surveillance de l'état de joints d'isolation 47 équipant classiquement les files de rails et connus sous l'appellation joints isolants collés, ces joints assurant l'isolation entre deux cantons successifs et étant situés entre des files de rails placés dans le prolongement les uns des autres. Finally, as mentioned previously, this detection device makes it possible to monitor the state of insulation joints 47 conventionally fitted to the rows of rails and known by the name of glued insulating joints, these joints ensuring the insulation between two successive cantons and being located between rows of rails placed in the extension of each other.
En effet, lorsque ces joints 47 sont défectueux, le signal S émis par l'unité 18 se propage d'un canton à l'autre. Une telle propagation détectée par les dispositifs de mesure 19-c et 19-e disposés de part et d'autre de ces joints 47 traduit un défaut de fonctionnement de ces joints. In fact, when these seals 47 are defective, the signal S emitted by the unit 18 propagates from one block to another. Such propagation detected by the measurement devices 19-c and 19-e arranged on either side of these seals 47 reflects a malfunction of these seals.
On conçoit toutefois que pour assurer une telle surveillance il est possible de doter le canton d'une seule paire de tels dispositifs de mesure 19-e placée d'un seul côté des joints 47 opposé à la zone d'émission du signal S. It is understood, however, that to ensure such monitoring, it is possible to provide the canton with a single pair of such measurement devices 19-e placed on one side of the joints 47 opposite to the area of emission of the signal S.
Le système de surveillance qui vient d'être décrit utilisant un générateur de signaux électriques dont la fréquence varie de manière pseudo-aléatoire et un ensemble de détecteurs correspondants synchronisés sur ces signaux, est peu sensible aux signaux de perturbation qui sont transmis de façon classique dans les rails de la voie. The monitoring system which has just been described using an electrical signal generator whose frequency varies in a pseudo-random manner and a set of corresponding detectors synchronized on these signals, is not very sensitive to the disturbance signals which are transmitted conventionally in the rails of the track.
En outre, ce système utilisant un ensemble de détecteurs régulièrement répartis dans le canton et susceptibles d'être adressés par paire, la localisation d'un défaut ou d'un véhicule ferroviaire est relativement précise. Il est ainsi possible de prévoir des cantons de longueurs supérieures aux cantons classiques. Il est toutefois possible, en variante, de doter le canton d'un nombre restreint de détecteurs, à savoir une paire disposée à chaque extrémité du canton. In addition, this system using a set of detectors regularly distributed in the canton and capable of being addressed in pairs, the location of a fault or of a railway vehicle is relatively precise. It is thus possible to provide cantons of longer lengths than conventional cantons. It is however possible, as a variant, to provide the block with a limited number of detectors, namely a pair arranged at each end of the block.
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