FR2994411A1 - Procede de surveillance d'une voie ferree et dispositif adapte pour la mise en oeuvre du procede - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de surveillance d'une voie ferrée (10) comportant un premier rail (12) et un deuxième rail (14), le premier rail (12) étant muni d'un émetteur (18) d'impulsions électriques, le procédé comprenant les étapes de : - émission sur au moins un rail (12) d'au moins une impulsion électrique par l'émetteur (18) dans un premier sens, caractérisé en ce que la ou chaque impulsion électrique présente une fréquence comprise entre 1 kHz et 1 GHz et que le procédé comporte une étape de : - réception d'un signal issu d'une propagation au travers d'un rail (12, 14) d'au moins une impulsion émise par l'émetteur (18) dans un sens opposé au premier sens, - analyse du signal reçu par le récepteur (26, 30).
Description
PROCEDE DE SURVEILLANCE D'UNE VOIE FERREE ET DISPOSITIF ADAPTE POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE La présente invention concerne un procédé de surveillance d'une voie ferrée. Il est également proposé un dispositif adapté pour la mise en oeuvre du procédé. Dans le domaine ferroviaire, la surveillance des rails est souhaitée afin de pouvoir détecter leur détérioration, voire leur rupture. Cela permet d'éviter que les trains ne déraillent au passage de ces rails. Plusieurs solutions permettent d'atteindre cet objectif. Notamment, il est connu d'utiliser des échos d'un signal pour détecter des défauts dans les rails ou des obstacles sur les voies. Selon le document US-A-2009/0282923, le signal émis est un signal ultrasonore. Le document VVO-A-2005/070743 propose une solution avec des signaux optiques (utilisation d'un laser). Mais, ces solutions supposent qu'une partie du matériel soit embarquée dans le train, ce qui s'avère contraignant en pratique. Il est ainsi connu d'utiliser un signal électrique ayant une fréquence comprise entre 50 Hz (Hertz) et 12 kHz. Un détecteur relié par un câble à l'émetteur détecte la présence d'un signal à l'autre bout du rail. Lorsque le détecteur ne détecte aucun signal, il est déduit que le rail est cassé.
Cependant, ce système est limité par la distance qui peut être imposée entre le transmetteur et l'émetteur, distance qui est usuellement inférieure à 2 km. En outre, seul un défaut du rail empêchant la continuité électrique, tel qu'une rupture complète de celui-ci, est détecté. L'usure du rail n'est, en particulier, pas surveillée. Il existe donc un besoin pour un procédé de surveillance d'une voie ferrée présentant des performances améliorées, notamment en termes de précision et de portée. Selon l'invention, ce but est atteint par un procédé de surveillance d'une voie ferrée. La voie ferrée comporte un premier rail et un deuxième rail, le premier rail étant muni d'un émetteur d'impulsions électriques. Le procédé comprend une étape d'émission sur au moins un rail d'au moins une impulsion électrique par l'émetteur dans un premier sens. La ou chaque impulsion électrique présente une fréquence comprise entre 1 kHz et 1 GHz. Le procédé comporte, en outre, une étape de réception d'un signal issu d'une propagation au travers d'un rail d'au moins une impulsion émise par l'émetteur dans un sens opposé au premier sens. Le procédé comporte également une étape d'analyse du signal reçu par un récepteur.
Suivant des modes de réalisation particulier, le procédé comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivants toutes les combinaisons techniquement possibles : - le procédé comprend l'émission d'une pluralité d'impulsions électriques de fréquences différentes par l'émetteur. - le procédé comprend l'émission par l'émetteur d'au moins une impulsion électrique de fréquence supérieure à 1 MHz. - l'impulsion électrique émise à l'étape d'émission est codée. - l'impulsion électrique émise à l'étape d'émission est codée selon un code Barker. - l'étape d'analyse comporte, en outre, une étape de détection de la présence d'un train sur la voie lorsque le signal reçu a été détecté sur le deuxième rail. - le procédé comprend une étape de détermination de la position du train par rapport à l'émetteur à partir du temps écoulé entre les étapes d'émission et de réception. - l'étape d'analyse comporte, en outre, une étape de détection d'une anomalie lorsque le signal reçu a été détecté sur le premier rail. - le procédé comprend une étape de détermination de la position de l'anomalie par rapport à l'émetteur à partir du temps écoulé entre les étapes d'émission et de réception. - l'étape d'analyse comprend une comparaison du signal reçu avec l'impulsion émise dont le signal reçu est issu.
L'invention concerne aussi un dispositif de surveillance d'une voie ferrée comportant un premier rail et un deuxième rail. Le dispositif comporte un émetteur d'impulsion électrique propre à émettre au moins une impulsion électrique de fréquence comprise entre 1 kHz et 1 GHz sur le premier rail dans un premier sens. Le dispositif comprend, également, un récepteur d'impulsion électrique propre à détecter des signaux se propageant dans le premier rail dans un sens opposé au premier sens et un récepteur d'impulsion électrique propre à détecter des signaux se propageant dans le deuxième rail dans un sens opposé au premier sens. Le dispositif comprend aussi un calculateur adapté à mettre en oeuvre le procédé précédemment décrit. Suivant un mode de réalisation particulier, le dispositif de surveillance comporte en outre un émetteur d'impulsion électrique propre à émettre au moins une impulsion électrique de fréquence comprise entre 1 kHz et 1 GHz sur le deuxième rail dans un deuxième sens, le récepteur d'impulsion électrique étant propre à détecter des signaux se propageant dans le premier rail dans un sens opposé au deuxième sens, et le récepteur d'impulsion électrique étant propre à détecter des signaux se propageant dans le deuxième rail dans un sens opposé au deuxième sens.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui suit, de mode de réalisation de l'invention, donnée à titre d'exemple uniquement et en référence aux dessins qui sont : - figure 1, une vue d'une voie ferrée munie du dispositif selon l'invention, une partie de train circulant sur la voie ferrée ; - figure 2, un organigramme d'un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, et - figure 3, une vue d'une voie ferrée munie du dispositif selon l'invention, la voie ferrée présentant une anomalie.
La figure 1 présente une section de voie ferrée 10. La voie 10 est découpée en sections virtuelles (c'est-à-dire n'ayant pas forcément de réalisation physique) pour garantir qu'un train soit placé avec une section d'écart par rapport au train qui le précède ou qui le suit. Cela évite l'occurrence de collisions entre les trains. Cette voie 10 comprend un premier rail 12 et un deuxième rail 14. De manière connue en soi, un rail est une bande de métal, généralement en acier, constituant le chemin de roulement et de guidage des roues des véhicules ferroviaires. La voie 10 est munie d'un dispositif 16 de surveillance de la voie. Ce dispositif 16 comporte un émetteur 18 d'impulsions électriques. Cet émetteur 18 émet des impulsions électriques sur le premier rail 12.
L'émetteur 18 est adapté à émettre plusieurs fréquences différentes. Ces fréquences sont situées entre 1 kHz (kiloHertz) et 1 GHz (gigaHertz). Une telle bande de fréquence n'est généralement pas utilisée dans le domaine ferroviaire. Selon la variante illustrée, l'émetteur 18 est propre à émettre des impulsions codées selon un code de type orthogonal, comme un code Barker.
Dans l'exemple de la figure 1, l'émetteur 18 est fixe et placé en un point 12A du rail 12. Il est adapté à émettre des impulsions électriques s'éloignant du point 12A dans les deux directions. Le dispositif 16 comporte en outre deux récepteurs 26, 28. Ces récepteurs 26, 28 sont adaptés à recevoir des impulsions électriques dont la fréquence est située entre 1 kHz et 1 GHz. Le récepteur 26 est placé de manière à être adapté à détecter les impulsions électriques générées par l'émetteur 18. Selon l'exemple de la figure 1, l'émetteur 18 et le récepteur 26 sont connectés au rail 12 au même point. En variante, l'émetteur 18 et le récepteur 26 constituent un seul élément. Cela permet d'obtenir un dispositif 16 plus compact.
Le récepteur 28 est placé de manière à être adapté à détecter les impulsions électriques circulant au niveau d'un point 14A du rail 14. Selon l'exemple des figures 1 et 3, le rail 14 est muni à son point 14A d'un émetteur 30 adapté à émettre sur le deuxième rail 14 des impulsions électriques similaires à celles émises par l'émetteur 18, mais avec un code orthogonal au code de l'émetteur 18. Selon l'exemple de la figure 1, l'émetteur 30 et le récepteur 28 sont connectés au même point du rail 14. Selon encore une autre variante non représentée, l'émetteur 18 et le récepteur 26 sont non seulement confondus mais ils sont adaptés pour émettre et recevoir des impulsions électriques sur les deux rails 12 et 14. Les émetteurs 18, 30 et les récepteurs 26, 28 sont reliés à un calculateur 32. Le calculateur 32 est adapté à mettre en oeuvre un procédé de surveillance de la voie 10, par exemple selon l'ordinogramme de la figure 2. A titre d'exemple, ce procédé est décrit lorsqu'il permet de surveiller le premier rail 12. Le procédé de surveillance comporte une étape S100 d'émission d'impulsions électriques sur le premier rail 12 par l'émetteur 18. Le procédé de surveillance comporte également une étape S102 de réception d'un signal issu de la propagation d'au moins une impulsion émise par l'émetteur 18 dans un sens opposé au sens d'émission. Il s'agit selon les cas d'une rétropropagation ou d'une propagation dans un sens inverse au sens d'émission. La rétropropagation d'une impulsion émise a lieu en présence d'une singularité sur le rail 12. Une singularité dans le cadre de la surveillance du rail 12 correspond, à titre d'exemple, à un défaut dans le rail 12, une discontinuité ou un vieillissement du rail.
La figure 1 illustre le cas d'un train 40 tandis que la figure 3 montre une situation dans laquelle le premier rail 12 présente une anomalie 42. Seule une partie du train 40 sur la voie 10 est représentée sur la figure 1 : deux roues 44 et un conducteur électrique tel qu'un essieu 46 les reliant. Dans ce cas, l'impulsion émise par l'émetteur 18 suit le trajet mis en évidence par les flèches 48. Dans un premier temps, l'impulsion se propage sur le premier rail 12. A la rencontre avec la roue 44 sur le premier rail 12 , une partie de l'impulsion est transmise par l'essieu 46 du train 40 pour être renvoyée dans le sens opposé au sens de propagation initial sur le deuxième rail 14. Dans la situation de la figure 1, l'étape S102 est donc réalisée par le récepteur 28 qui détecte une partie du signal émis par l'émetteur 18.
Dans le cas d'une anomalie 42 sur la voie 10, comme illustré schématiquement sur la figure 3, l'impulsion se propage suite à l'étape S100 depuis l'émetteur 18 vers l'anomalie 42. En interagissant avec l'anomalie 42, une partie de l'impulsion est réfléchie dans le sens opposé au sens de propagation initial sur le premier rail 12. Cette rétroréflexion est symbolisée par les flèches 50 sur la figure 3. Dans ce cas, lors de l'étape S102, c'est le récepteur 26 qui détecte un écho du signal émis par l'émetteur 18. Ainsi, il apparaît que la réception d'un tel signal rétropropagé est le signe de la présence d'une singularité sur la voie 10.
Le procédé comporte également une étape S104 d'analyse du signal reçu à l'étape S102. A titre d'exemple, l'étape d'analyse S104 comporte la détermination du rail 12 ou 14 sur lequel le signal a été reçu à l'étape S102. Lorsque le signal a été reçu sur le deuxième rail 14, cela correspond à la présence d'un train 40 sur la portion de voie 10 considérée comme cela a été montré en référence à la figure 1. Lorsque le signal a été reçu sur le premier rail 12, cela correspond à la présence d'une anomalie 42 sur la section de voie 10 considérée. Selon un autre mode de réalisation, l'étape d'analyse S104 comporte alors une étape de comparaison des impulsions électriques émises par l'émetteur 18 et du signal reçu. A titre d'exemple, la comparaison porte sur l'amplitude ou sur la forme des signaux. Dans le cas d'une rétropropagation, comme le signal rétroréfléchi comprend des informations sur la singularité rencontrée, cette comparaison permet d'obtenir des informations sur la nature et la gravité de l'anomalie 42 détectée. Selon l'exemple de la figure 2, le procédé comporte également une étape S106 de détermination de la distance entre la singularité et la position de l'émetteur 18. Cette détermination se fait à partir de l'étude du temps écoulé entre l'émission de l'impulsion et la réception du signal. La vitesse de propagation de l'impulsion est en effet connue en fonction de la fréquence utilisée, ce qui permet d'en déduire la distance à déterminer. En variante, le procédé comporte une étape de modulation de la fréquence émise par l'émetteur 18 pour permettre d'obtenir encore plus d'information. De plus, une pluralité d'ondes de fréquences différentes est utilisée. Les fréquences hautes sont utilisées pour détecter les défauts proches difficiles à détecter avec une fréquence basse et les fréquences basses les défauts éloignés car les fréquences élevées ne se propagent pas très loin dans le rail.
En outre, l'emploi d'impulsions présentant des fréquences relativement basses (à savoir quelques kHz) donne une information sur l'état interne du rail 12, alors que les fréquences hautes (plusieurs MHz) donnent une information sur la surface du rail 12 surveillé. Le procédé proposé permet donc de surveiller une voie 10. La détection de la présence d'un train 40 et d'anomalies 42 sur un rail 12 ou 14 ainsi que la localisation de ces singularités sont en effet obtenues à l'issue de la mise en oeuvre du procédé.
Ce procédé s'applique, en outre, aussi bien à des ruptures de rail 12, 14 qu'a des usures internes. Il permet donc une meilleure surveillance des voies 10. De plus, le procédé fonctionne pour des sections de voie 10 de plusieurs kilomètres. En outre, la distance entre l'émetteur 18 et les récepteurs 26, 28 est relativement faible, voire nulle. De ce fait, le procédé implique l'usage de moins de câble. Il en résulte une économie substantielle pour la mise en oeuvre du procédé. Enfin, le fait que les ondes puissent être codées facilite leur identification et donc l'usage de multiples émetteurs sans avoir besoin d'assurer une isolation électrique des rails surveillés. L'emploi d'impulsions codées, notamment par un code orthogonal se basant sur des techniques de corrélation, augmente en outre le rapport signal sur bruit. La détection de telles impulsions est donc également facilitée.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1.- Procédé de surveillance d'une voie ferrée (10) comportant un premier rail (12) et un deuxième rail (14), le premier rail (12) étant muni d'un émetteur (18) d'impulsions électriques, le procédé comprenant les étapes de : - émission sur au moins un rail (12) d'au moins une impulsion électrique par l'émetteur (18) dans un premier sens, caractérisé en ce que la ou chaque impulsion électrique présente une fréquence comprise entre 1 kHz et 1 GHz et que le procédé comporte une étape de : - réception d'un signal issu d'une propagation au travers d'un rail (12, 14) d'au moins une impulsion émise par l'émetteur (18) dans un sens opposé au premier sens, - analyse du signal reçu par un récepteur (26, 30).
- 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le procédé comprend l'émission d'une pluralité d'impulsions électriques de fréquences différentes par l'émetteur (18).
- 3.- Procédé selon la revendication 2, dans lequel le procédé comprend l'émission par l'émetteur (18) d'au moins une impulsion électrique de fréquence supérieure à 1 MHz.
- 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'impulsion électrique émise à l'étape d'émission est codée.
- 5.- Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'impulsion électrique émise à l'étape d'émission est codée selon un code Barker.
- 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'étape d'analyse comporte, en outre, une étape de détection de la présence d'un train sur la voie (10) lorsque le signal reçu a été détecté sur le deuxième rail (14).
- 7.- Procédé selon la revendication 6, dans lequel le procédé comprend une étape de détermination de la position du train par rapport à l'émetteur (18) à partir du temps écoulé entre les étapes d'émission et de réception.
- 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'étape d'analyse comporte, en outre, une étape de détection d'une anomalie (42) lorsque le signal reçu a été détecté sur le premier rail (12).
- 9.- Procédé selon la revendication 8, dans lequel le procédé comprend une étape de détermination de la position de l'anomalie (42) par rapport à l'émetteur (18) à partir du temps écoulé entre les étapes d'émission et de réception.
- 10.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel l'étape d'analyse comprend une comparaison du signal reçu avec l'impulsion émise dont le signal reçu est issu.
- 11.- Dispositif (16) de surveillance d'une voie ferrée (10) comportant un premier rail (12) et un deuxième rail (14), le dispositif comportant : - un émetteur (18) d'impulsion électrique propre à émettre au moins une impulsion électrique de fréquence comprise entre 1 kHz et 1 GHz sur le premier rail (12) dans un premier sens, - un récepteur (26) d'impulsion électrique propre à détecter des signaux se propageant dans le premier rail (12) dans un sens opposé au premier sens, - un récepteur (28) d'impulsion électrique propre à détecter des signaux se propageant dans le deuxième rail (14) dans un sens opposé au premier sens, - un calculateur (32) adapté à mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à 10.
- 12. - Dispositif (16) de surveillance selon la revendication 11, dans lequel le dispositif (16) comporte en outre un émetteur (30) d'impulsion électrique propre à émettre au moins une impulsion électrique de fréquence comprise entre 1 kHz et 1 GHz sur le deuxième rail (14) dans un deuxième sens, le récepteur (26) d'impulsion électrique étant propre à détecter des signaux se propageant dans le premier rail (12) dans un sens opposé au deuxième sens, et le récepteur (28) d'impulsion électrique étant propre à détecter des signaux se propageant dans le deuxième rail (14) dans un sens opposé au deuxième sens.20
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| TP | Transmission of property |
Owner name: ALSTOM TRANSPORT TECHNOLOGIES, FR Effective date: 20140505 |
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| CA | Change of address |
Effective date: 20180103 |
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