WO2003008254A1 - Procede de detection de la presence d'un vehicule circulant sur une voie de type ferroviaire et equipements associes - Google Patents

Procede de detection de la presence d'un vehicule circulant sur une voie de type ferroviaire et equipements associes Download PDF

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WO2003008254A1
WO2003008254A1 PCT/BE2002/000126 BE0200126W WO03008254A1 WO 2003008254 A1 WO2003008254 A1 WO 2003008254A1 BE 0200126 W BE0200126 W BE 0200126W WO 03008254 A1 WO03008254 A1 WO 03008254A1
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PCT/BE2002/000126
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Inventor
Michel Rousseau
Eric L'echevin
Jean-Pierre Franckart
Original Assignee
Alstom Belgium S.A.
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/08—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for controlling traffic in one direction only
    • B61L23/14—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for controlling traffic in one direction only automatically operated
    • B61L23/16—Track circuits specially adapted for section blocking
    • B61L23/166—Track circuits specially adapted for section blocking using alternating current

Definitions

  • the present invention relates to a method for detecting the presence or more particularly of the non-presence of a vehicle traveling on a rail type track comprising two rails.
  • the present invention also relates to associated equipment for the implementation of said device.
  • a first tuning block short-circuits at a given first frequency while the second tuning block ensures the agreement of the electrical joint and the coupling at this same frequency.
  • these functions are reciprocal for the two track circuits that each joint separates.
  • the functions of the electrical seal are manifold:
  • the problem of detecting the presence of a train or more precisely its non-presence is all the more critical in areas with a high concentration of switches such as stations where the distances between two successive switches decrease by drastically.
  • the devices proposed for determining said presence or non-presence essentially consist of mechanical devices such as axle counters.
  • the present invention aims to propose a new configuration of electrical equipment which does not have the drawbacks of the state of the art.
  • the present invention aims to provide a solution which makes it possible to reduce the distances used for the placement of the electrical seals and thereby reduce the uncertainty on the position of the point of occupation or release of the section in the electrical seal.
  • the present invention aims particularly to provide a solution which may be applicable in the field of stations, where the distances between switches (and therefore the lengths available for the placement of electrical seals) are shorter than in full track and where the detection of the presence of a train must be carried out with more precision.
  • the present invention also aims to propose a solution which makes it possible to nest joints provided according to the present invention with equipment as proposed according to the state of the art in order to be able to monitor any section of track while avoiding the presence of insulating joint.
  • the present invention also aims to allow the superposition of track circuits.
  • the present invention relates to a method for detecting the presence or non-presence of a vehicle, such as a train, traveling on a railway type track comprising two rails having in the form of a series of track circuits called cantonments and separated by electrical joints, each joint forming a separation between a first track circuit which operates at a first frequency and a second track circuit which operates at a second frequency.
  • a vehicle such as a train
  • a railway type track comprising two rails having in the form of a series of track circuits called cantonments and separated by electrical joints, each joint forming a separation between a first track circuit which operates at a first frequency and a second track circuit which operates at a second frequency.
  • at least one of said frequencies is greater than 5 kHz, preferably 10 kHz and more preferably 20 kHz.
  • both operating frequencies are greater than 5, 10 or even 20 kHz.
  • At least one of the two electrical joints is a joint with two blocks, which is arranged between the rails and the first block of which acts as a capacity for said first frequency and the role of a short circuit at said second frequency, and the second block of which plays the role of a capacitor at said second frequency and the role of a short circuit at said first frequency.
  • At least one of the two electrical seals is a three-block seal, which is arranged between the rails, a first block acting as a short circuit at said first frequency and being transparent to said second frequency, a second block playing the role of a short circuit at said second frequency and being transparent to said first frequency, and the central block playing the role of a capacitor at each of the two frequencies.
  • at least one of the two electrical seals is a four-block seal, which is arranged between the rails, comprising:
  • first block and a second block which form a stopper circuit at the first frequency, said frequency being less than 5 kHz, the first block playing the role of a short circuit, the second block playing the role of a capacitor, said blocks being arranged in a predetermined order,
  • a third block and a fourth block which form a stopper circuit at the second frequency, said frequency being greater than 5 kHz, the third block playing the role of a capacitor and the fourth block playing the role of a short circuit, said third and fourth blocks being arranged between said first and second blocks and in the reverse order as that of said two first and second blocks.
  • a final object of the present invention lies in a device for the implementation of the methods described above.
  • such a device comprises:
  • a central block comprising two parallel branches, the first branch comprising an RLC circuit and a first coupling circuit, the second branch comprising a second coupling circuit,
  • such a device comprises: - a first block and a second block which form a plug circuit at the first frequency, said frequency being less than 5 kHz, the first block playing the role of short circuit, the second block playing the role of capacitance, said blocks being arranged in a predetermined order,
  • a third block and a fourth block which form a stop circuit at the second frequency, said frequency being greater than 5 kHz, the third block playing the role of capacitance and the fourth block playing the role of short circuit, said third and fourth blocks being arranged between said first and second blocks and in the reverse order as that of said two first and second blocks.
  • the present invention also aims to allow the detection of the presence or non-presence of a rail vehicle in track configurations comprising a large number of switches such as stations.
  • Figure 1 shows a path provided with 2-block electrical seals (in a 2 + 2 block configuration).
  • FIGS. 2 represent an embodiment according to FIG. 1 and its mode of operation, in which:
  • FIG. 2a represents a track comprising two cantonments separated by electrical seals with two blocks
  • FIGS. 2b and 2c represent the track circuits corresponding to the two cantonments separated by an electrical joint with two blocks
  • FIG. 2d represents the potentials of the signals in the two track circuits, this using this joint with two blocks
  • FIGS. 3 represent an embodiment where an electrical joint with 3 blocks is used and its mode of operation, in which: FIG. 3a represents a track comprising two cantonments separated by an electrical joint with three blocks, FIGS. 3b and 3c represent the track circuits corresponding to the two cantonments separated by an electrical joint with three blocks, - FIG. 3d represents the signal potentials in the two track circuits, for an electrical joint with three blocks, and - Figure 3e represents the shunt curves for an electrical joint with three blocks.
  • Figures 4 and 5 show schematically the shunt curves (corresponding to Figures 2e and 3e) for electrical joints respectively two blocks and three blocks, using low frequencies (BF - BF).
  • Figures 6 and 7 show two preferred embodiments of a high frequency electrical joint, according to one embodiment of the invention.
  • Figure 8 shows the main elements of an electrical joint 3 high frequency blocks according to one embodiment of the invention.
  • Figure 9 shows an example of 3-block seals, which can receive or send two signals at the same time.
  • Figures 10 and 11 show two embodiments for a 4-block configuration where are used, on the one hand, a low frequency seal and on the other hand, a high frequency seal.
  • Figure 12 shows a particular embodiment of the present invention where a superimposition of a high frequency channel circuit is performed in a low frequency channel circuit.
  • an electrical seal (called an RX / TX electrical seal) as shown in Figure 1 comprises, arranged between two rails 1 and 2, two tuning blocks, respectively TU.RX ("Tuning Unit - Receiver” ) and TU.TX ("Tuning Unit - Transmitter”), which connect the two rails, and which are arranged at a distance between 15 and 30 m from each other.
  • the distance between the two joints 3 and 4 can vary between a few hundred meters and one or even two kilometers. This joint then separates the track into two parts 5 and 6, called “cantonments", with an overlap area 7, corresponding to the distance between the two blocks.
  • the block 10 of the joint 3 comprises RLC circuits, which make this block equivalent to a tuning capacitor at a first frequency IF.
  • this block 10 is linked to a transmitter (not shown), which is essentially equivalent to an AC voltage source arranged in series with said capacity and which emits a signal at a frequency IF.
  • the block 11 of the joint 4 is equivalent to a tuning capacitor at the frequency IF and this block 11 is linked to a receiver (not shown), which is essentially equivalent to a selective voltmeter AC placed in parallel on the block 11 and which is capable of detecting a potential difference at the frequency FI.
  • the block 12 of the joint 4 comprises RLC circuits which make the said block equivalent to a short circuit at the frequency IF.
  • the signal at the frequency IF cannot go from the circuit of the cantonment 5 to the adjacent circuit of the cantonment 6.
  • the block 12 behaves like a tuning capacitor at a second frequency F2 and this block 12 is linked to a transmitter at this frequency F2, which sends a signal in the blocking circuit 6.
  • block 11 of the joint 4 is equivalent to a short circuit at the frequency F2.
  • the short circuits, respectively at the frequency FI and at the frequency F2, thus ensure the effective separation of the two circuits of the adjacent cantonments 5 and 6.
  • the detection of a train on the cantonment 5 for example is due to the fact that the axle of this train in itself forms a short circuit between the rails. In reality, the axle has a low impedance which can be assimilated to a short circuit and which will cause a current drop in the receiver linked to block 11, which deactivates it. This deactivation then corresponds to the detection of a train between blocks 10 and 11.
  • Figures 2a, 2b and 2c show the equivalent circuits for an electrical joint with two blocks.
  • Figure 2d shows the potential curves of the two signals 15 and 16, near and in the electrical joint.
  • Figure 2e shows the "shunt" curves for the joint as shown in Figure 2a. These curves give the resistance which is recognized as being the maximum impedance which causes the deactivation of a receiver (voltage drop detected) and thus allows the train detection. This value is dependent on the position along the track, and at each position, this value must be greater than the effective resistance of the axle, which is represented by the value 17. As long as this value is below the shunt curves, the train will be detected without problem.
  • Curves 19 and 19 ′ are therefore defined, which correspond to optimal circumstances, that is to say for minimum ballast insulation and minimum transmission voltage, and curves 18 and 18 ′ which correspond to the worst. , i.e. for maximum ballast isolation and maximum transmission voltage.
  • Block 26 (on the left) serves as a short circuit at frequency F2 and has a high impedance at frequency IF. Block 26 therefore constitutes an open circuit at FI; it is also said to be "transparent" at the frequency IF.
  • block 27 (on the right side) serves as a short-circuit at the frequency FI and this block 27 is transparent at the frequency F2.
  • the central block 25 is linked at the same time to a transmitter at the frequency F2 and to a receiver at the frequency IF. This implies that in an adjacent joint, these functions will be reversed and there will be a transmitter at the frequency IF and a receiver at the frequency F2.
  • Figures 3b and 3c show the equivalent circuits, highlighting the effective separation of the two circuits.
  • Figure 3d shows the potentials in the two circuits.
  • high frequency signals that is to say signals having a frequency greater than 5 kHz and preferably greater than 10 kHz and also of preferably greater than 20 kHz. This allows to bring the blocks (and thus reduce the length of the electrical joint), which becomes particularly advantageous in areas of high concentrations of switches such as stations.
  • the tuning blocks are no longer located in different places, like those shown in Figure 3, but they are located in a common tuning unit 35 , called "TU.HF"("Tuning unit - High Frequency", which is connected by cables 36 to the three suitable positions along the track. Cables additional 37 connect the unit 35 to the transmitter and the receiver.
  • the present invention provides a version where the distance between the central block and the two outer blocks is of the order of three meters, that is to say that the length of the complete joint is about six meters.
  • Such a seal is especially useful in switching areas where one needs greater accuracy in measuring the position and therefore the space available for the placement of the electrical seal is smaller.
  • the common unit is located next to the track, as shown in Figure 7.
  • the equivalent circuits and the shunt curves are quite similar to the circuits and curves shown in Figure 3, although the distance between the outer terminals of the seal is reduced.
  • Figure 8 shows the components of the TU.HF tuning unit for a version installed between the rails.
  • the two functions of the tuning unit 35 namely the transmission function and the reception function, are therefore grouped together within the same entity.
  • Two circuits are connected to this entity on either side of the transmission / reception connections. Each of these circuits can operate as a short circuit or with a high impedance depending on the frequency considered.
  • the resistance and the self of the rails are modeled by the elements 40 and 41.
  • the central block of the joint comprises two parallel branches, the first branch comprising an RLC circuit 42 and a coupling circuit 43 connected to the transmitter 44, the second branch comprising a coupling circuit 45, connected to the receiver 46.
  • the two external blocks each comprise an RLC circuit, respectively 47 and 48.
  • a resistor 49 is present between the tuning unit and the transmitter 44. This is a precaution to avoid the appearance of standing waves in the cable.
  • the RLC circuit 42 is designed so that the tuning unit is equivalent to a capacitance which allows coupling with the impedance formed by the half-joint on the right side of the channel at an IF frequency, - the RLC circuit 48 of the tuning unit (right side) then acts as a short circuit at the IF frequency,
  • the RLC circuit 47 of the tuning unit (left side) is equivalent to a high impedance making it transparent at this frequency IF, - at the frequency IF, the HF joint is therefore equivalent to a conventional RX joint.
  • the behavior of the high frequency electrical joint for the second track circuit can be summarized as follows: - the RLC 4 "2 circuit is designed so that the tuning unit is equivalent to a capacity which allows the coupling with the impedance formed by the half-joint on the left side of the channel at a frequency F2,
  • the RLC circuit 47 of the tuning unit (left side) then acts as a short circuit at the frequency F2,
  • the RLC 48 circuit of the tuning unit (right side) is equivalent to a high impedance making it transparent at this frequency F2,
  • the HF joint is therefore equivalent to a conventional TX joint.
  • the invention also relates to devices similar to the version of FIG. 9, which receive two signals at the same time or which send two signals at the same time (Tx / Tx joints, Rx / Rx joints).
  • This is for example the case for the seals 50 and 51 represented in FIG. 11.
  • the seal tuning unit 50 is linked to two receivers 52, and the seal tuning unit 51 is linked to two transmitters 53
  • the function of the coupling circuits 43 and 45 will naturally be adapted to these different embodiments of the joint according to the invention.
  • the present invention proposes to superimpose low frequency and high frequency channel circuits.
  • a configuration of four low frequency - high frequency blocks is described.
  • the joint shown is a joint with four blocks 100 to 103.
  • the blocks 100 and 103 form a stopper circuit for the right-hand track circuit, which operates at the frequency IF.
  • FI is a low frequency ', that is to say below 5 kHz. For this reason, blocks 100 and 103 are separated by a considerable distance, for example 30m.
  • the blocks 101 and 102 form a stopper circuit for the left-hand track circuit, which operates at the frequency F5.
  • F5 is a 'high' frequency: it is at least 5 kHz, and preferably greater than 20 kHz.
  • the blocks 101 and 102 are therefore positioned at a short distance, for example 3m.
  • Blocks 100 to 103 are not multifunctional: blocks 100 and 103 are short circuits at each of the two frequencies.
  • Blocks 101 and 102 are capacitors at each of the two frequencies. What is important is the positioning of the 'high frequency' plug circuit (blocks 101 and 102) vis-à-vis the 'low frequency' plug circuit (blocks 100 and 104).
  • the example in Figure 6 shows an inadequate positioning, as shown by the shunt curves 105 and 106.
  • the four-block joint as just described consists of: - a low-frequency plug (LF) circuit, comprising two blocks: a short-circuit and a capacity, arranged in a predetermined order , - a high frequency (HF) stopper circuit superimposed on the LF stopper circuit, that is to say between the blocks of the LF circuit, the HF stopper circuit also comprising two blocks: a short-circuit and a capacitor, arranged in reverse order than that of circuit BF.
  • the HF plug circuit is positioned closer to the capacity of the LF circuit than the short circuit of the LF circuit.
  • FIG. 12 shows another HF-BF combination.
  • An HF 110 track circuit is superimposed on a BF 120 track circuit.
  • the HF circuit is located between two HF electrical seals 111 and 112, each comprising a first block 113 which is a capacitor at frequency F5 of the HF circuit, and a second block 114, which is a short circuit at F5.
  • the HF 110 circuit allows additional monitoring of the part of the track which corresponds to said circuit, for example to increase the level of safety in a switching area.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

La présente invention se rapporte ô un procédé de détection de la présence ou de la non-présence d'un véhicule, tel un train, circulant sur une voie de type ferroviaire comprenant deux rails se présentant sous la forme d'une série de circuits de voie appelés cantonnements et séparés par des joints électriques, chaque joint formant une séparation entre un premier circuit de voie qui fonctionne ô une première fréquence et un deuxième circuit de voie qui fonctionne ô une deuxième fréquence, caractérisé en ce qu'au moins une desdites fréquences est supérieure ô 10 kHz.

Description

PROCEDE DE DETECTION DE LA PRESENCE D'UN VEHICULE CIRCULANT SUR UNE VOIE DE TYPE FERROVIAIRE ET EQUIPEMENTS ASSOCIES
Objet de l'invention [0001] La présente invention se rapporte à un procédé de détection de la présence ou plus particulièrement de la non-présence d'un véhicule circulant sur une voie de type ferroviaire comprenant deux rails.
[0002] La présente invention se rapporte également aux équipements associés pour la mise en œuvre dudit dispositif .
Arrière-plan technologique [0003] Les voies du réseau ferroviaire pour lesquelles la détection de train est assurée par circuit de voie sont actuellement équipées soit de joints isolants, soit de joints électriques, dans les deux cas disposés à intervalles réguliers le long des sections de voie
(appelées également "cantonnements"). [0004] Les joints électriques présentent l'avantage, par rapport aux joints isolants, de maintenir une voie galvaniquement sans coupure, c'est-à-dire continue, tout en limitant la transmission d'énergie dans une portion de voie. Ceci permet de réduire considérablement les frais de pose, de maintenance et de surveillance des voies tout en permettant des vitesses plus élevées. Ceci est d'un intérêt particulièrement important pour l'équipement des voies des trains à grande vitesse. [0005] D'un point de vue électrique, le "joint" se compose de deux "circuits bouchons" successifs qui sont séparés par une section de voie. Un joint électrique est donc constitué de deux rails d'une certaine longueur et représentés électriquement chacun par une self, d'un premier et d'un second bloc d'accord appelés également "Tuning Unit" en anglais (TU) permettant la réalisation d'un accord à la fréquence du circuit de voie. [0006] Habituellement, un premier bloc d'accord réalise le court-circuit à une première fréquence donnée tandis que le second bloc d'accord assure l'accord du joint électrique et le couplage à cette même fréquence. A la seconde fréquence, ces fonctions sont réciproques pour les deux circuits de voie que chaque joint sépare. [0007] Les fonctions du joint électrique sont multiples :
— empêcher la propagation du signal d'un circuit de voie vers le circuit de voie adjacent. Ceci est réalisé par le bloc d'accord extérieur qui présente à la fréquence du circuit de voie une impédance suffisamment faible;
- présenter à 1 ' extrémité du circuit de voie une impédance suffisante à la fréquence utilisée, au moyen d'un accord parallèle au bloc d'accord intérieur et à la portion de voie du joint électrique; — réaliser le couplage entre le circuit d'émission ou de réception et la voie. Cette fonction est assurée par les blocs d'accord.
[0008] Il est connu d'utiliser ce type de circuit de voie à joints électriques pour détecter la présence ou plus précisément la non-présence d'un train dans la section de voie considérée. En effet, au passage d'un essieu du train, un court-circuit entre les deux rails sera créé via l'essieu. Ceci permet de détecter la présence dudit train d'après l'évolution de la tension reçue par le récepteur associé à la même fréquence.
[0009] Il est habituel d'utiliser, selon l'état de la technique, des joints électriques tels que décrits précédemment pour des sections de voie importantes, c'est- à-dire comprises entre 100 mètres et 2 kilomètres, alors qu'habituellement la distance comprise entre deux blocs d'accord successifs (TU) est comprise entre 15 et 30 mètres au sein d'un même circuit "bouchon". [0010] Habituellement, la mise en œuvre de tels procédés s'effectue pour des tronçons en pleine voie où les fréquences utilisées sont de ce fait de type basse fréquence, c'est-à-dire inférieure à 5 kHz.
[0011] Le problème de détection de la présence d'un train ou plus précisément de sa non-présence est d'autant plus critique dans les zones à grande concentration d'aiguillages telles que les gares où les distances entre deux aiguillages successifs diminuent de manière drastique.
[0012] Dans ce cas de figure, il est particulièrement important de pouvoir déterminer avec précision, et ceci au sens sécurité ferroviaire du terme, la présence ou plutôt la non-présence d'un train sous une section de voie adéquate.
[0013] Actuellement, les dispositifs proposés pour déterminer ladite présence ou non-présence sont essentiellement constitués de dispositifs mécaniques tels des compteurs d'essieux.
Buts de 1 ' invention [0014] La présente invention vise à proposer une nouvelle configuration d'équipements électriques qui ne présente pas les inconvénients de l'état de la technique.
[0015] La présente invention vise à proposer une solution qui permet de réduire les distances utilisées pour le placement des joints électriques et de ce fait réduire l'incertitude sur la position du point d'occupation ou de libération de la section dans le joint électrique. [0016] La présente invention vise tout particulièrement à proposer une solution qui peut être applicable dans le domaine des gares, où les distances entre aiguillages (et par conséquent les longueurs disponibles pour le placement des joints électriques) sont plus faibles qu'en pleine voie et où la détection de la présence d'un train doit être effectuée avec plus de précision.
[0017] La présente invention vise également à proposer une solution qui permet d'imbriquer des joints prévus selon la présente invention à des équipements tels que proposés selon l'état de la technique pour pouvoir surveiller toute section de voie tout en évitant la présence de joint isolant.
[0018] La présente invention vise également à permettre la superposition de circuits de voie.
Principaux éléments caractéristiques de l'invention [0019] La présente invention se rapporte à un procédé de détection de la présence ou de la non-présence d'un véhicule, tel un train, circulant sur une voie de type ferroviaire comprenant deux rails se présentant sous la forme d'une série de circuits de voie appelés cantonnements et séparés par des joints électriques, chaque joint formant une séparation entre un premier circuit de voie qui fonctionne à une première fréquence et un deuxième circuit de voie qui fonctionne à une deuxième fréquence. [0020] Selon l'invention, au moins une desdites fréquences est supérieure à 5 kHz, de préférence à 10 kHz et encore de préférence à 20 kHz. De préférence, les deux fréquences d'utilisation sont supérieures à 5, 10 ou encore 20 kHz.
[0021] Selon une première forme d'exécution de l'invention, au moins un des deux joints électriques est un joint à deux blocs, qui est disposé entre les rails et dont le premier bloc joue le rôle d'une capacité à ladite première fréquence et le rôle d'un court-circuit a ladite deuxième fréquence, et dont le deuxième bloc joue le rôle d'une capacité à ladite deuxième fréquence et le rôle d'un court-circuit à ladite première réquence.
[0022] Selon une autre forme d'exécution, au moins un des deux joints électriques est un joint à trois blocs, qui est disposé entre les rails, un premier bloc jouant le rôle d'un court-circuit à ladite première fréquence et étant transparent à ladite seconde fréquence, un second bloc jouant le rôle d'un court-circuit à ladite seconde fréquence et étant transparent à ladite première fréquence, et le bloc central jouant le rôle d'une capacité à chacune des deux fréquences . [0023] Selon une autre forme d'exécution, au moins un des deux joints électriques est un joint à quatre blocs, qui est disposé entre les rails, comprenant :
- un premier bloc et un deuxième bloc qui forment un circuit bouchon à la première fréquence, ladite fréquence étant inférieure à 5 kHz, le premier bloc jouant le rôle d'un court-circuit, le deuxième bloc jouant le rôle d'une capacité, lesdits blocs étant disposés dans un ordre prédéterminé,
- un troisième bloc et un quatrième bloc qui forment un circuit bouchon à la deuxième fréquence, ladite fréquence étant supérieure à 5 kHz, le troisième bloc jouant le rôle d'une capacité et le quatrième bloc jouant le rôle d'un court-circuit, lesdits troisième et quatrième blocs étant disposés entre lesdits premier et deuxième blocs et dans l'ordre inverse que celui desdits deux premier et deuxième blocs.
[0024] Selon un autre objet de la présente invention, on se propose de superposer des circuits de voie basse fréquence avec des circuits de voie haute fréquence tout en utilisant les procédés décrits ci-dessus.
[0025] Un dernier objet de la présente invention réside dans un dispositif pour la mise en œuvre des procédés décrits ci-dessus.
[0026] Selon un premier exemple d'exécution, un tel dispositif comprend:
- un bloc central, comprenant deux branches parallèles, la première branche comprenant un circuit RLC et un premier circuit de couplage, la deuxième branche comprenant un deuxième circuit de couplage,
- un bloc comprenant un circuit RLC, ce bloc jouant le rôle d'un court-circuit à l'une des deux fréquences et étant transparent à la deuxième fréquence, — un bloc comprenant un circuit RLC, ce bloc jouant le rôle d'un court-circuit à la deuxième des deux fréquences et étant transparent à la première fréquence. [0027] Selon une autre forme d'exécution, un tel dispositif comprend : - un premier bloc et un deuxième bloc qui forment un circuit bouchon à la première fréquence, ladite fréquence étant inférieure à 5 kHz, le premier bloc jouant le rôle de court-circuit, le deuxième bloc jouant le rôle de capacité, lesdits blocs étant disposés dans un ordre prédéterminé,
- un troisième bloc et un quatrième bloc qui forment un circuit bouchon à la deuxième fréquence, ladite fréquence étant supérieure à 5 kHz, le troisième bloc jouant le rôle de capacité et le quatrième bloc jouant le rôle de court-circuit, lesdits troisième et quatrième blocs étant disposés entre lesdits premier et deuxième blocs et dans l'ordre inverse que celui desdits deux premier et deuxième blocs.
[0028] Enfin, la présente invention vise également à permettre la détection de la présence ou de la non-présence d'un véhicule ferroviaire dans des configurations de voie comprenant un grand nombre d'aiguillages telles que les gares.
Brève description des dessins
[0029] La figure 1 représente une voie pourvue de joints électriques à 2 blocs (selon une configuration 2 + 2 blocs) .
[0030] Les figures 2 représentent une réalisation selon la figure 1 et son mode de fonctionnement, dans lesquelles :
- la figure 2a représente une voie comprenant deux cantonnements séparés par des joints électriques à deux blocs,
- les figures 2b et 2c représentent les circuits de voie correspondant aux deux cantonnements séparés par un joint électrique à deux blocs, - la figure 2d représente les potentiels des signaux dans les deux circuits de voie, ceci en utilisant ce joint à deux blocs,
- la figure 2e représente les courbes de shunt pour un joint à deux blocs. [0031] Les figures 3 représentent une forme d'exécution où un joint électrique à 3 blocs est utilisé et son mode de fonctionnement, dans lesquelles : la figure 3a représente une voie comprenant deux cantonnements séparés par un joint électrique à trois blocs, les figures 3b et 3c représentent les circuits de voie correspondant aux deux cantonnements séparés par un joint électrique à trois blocs, - la figure 3d représente les potentiels des signaux dans les deux circuits de voie, pour un joint électrique à trois blocs, et - la figure 3e représente les courbes de shunt pour un joint électrique à trois blocs. [0032] Les figures 4 et 5 représentent de manière schématique les courbes de shunt (correspondant aux figures 2e et 3e) pour des joints électriques respectivement à deux blocs et à trois blocs, utilisant des basses fréquences (BF - BF) .
[0033] Les figures 6 et 7 représentent deux formes d'exécution préférée d'un joint électrique haute fréquence, selon une forme d'exécution de l'invention. [0034] La figure 8 représente les éléments principaux d'un joint électrique 3 blocs haute fréquence selon une forme d'exécution de l'invention.
[0035] La figure 9 représente un exemple de joints 3 blocs, pouvant recevoir ou envoyer deux signaux en même temps.
[0036] Les figures 10 et 11 représentent deux formes d'exécution pour une configuration à 4 blocs où sont utilisés, d'une part, un joint basse fréquence et d'autre part, un joint haute fréquence. [0037] La figure 12 représente une forme d'exécution particulière de la présente invention où une superposition d'un circuit de voie haute fréquence est effectuée dans un circuit de voie basse fréquence. Description détaillée de plusieurs formes d' exécution préférée de l'invention
[0038] Afin de mieux appréhender les solutions proposées selon la présente invention, une analyse détaillée de mise en œuvre pour des joints électriques respectivement à deux blocs et à trois blocs sera reprise ci-dessous .
[0039] Classiquement, un joint électrique (appelé joint électrique RX/TX) tel que représenté à la figure 1 comprend, disposés entre deux rails 1 et 2, deux blocs d'accord, respectivement TU.RX ("Tuning Unit - Receiver") et TU.TX ("Tuning Unit - Transmitter" ) , qui connectent les deux rails, et qui sont disposés à une distance comprise entre 15 et 30 m l'un de l'autre. La distance entre les deux joints 3 et 4 peut varier entre quelques centaines de mètres et un ou même deux kilomètres. Ce joint sépare alors la voie en deux parties 5 et 6, appelées "cantonnements", avec une zone 7 de recouvrement, correspondant à la distance entre les deux blocs . La détection de la présence d'un train est effectuée par l'intermédiaire de signaux électriques présents dans les circuits correspondant aux dits cantonnements à des fréquences typiques pour chaque cantonnement, ce qui permet une séparation électrique de deux circuits adjacents. [0040] Dans le cas de la figure 1, le bloc 10 du joint 3 comprend des circuits RLC, qui rendent ce bloc équivalent à un condensateur d'accord à une première fréquence FI. En même temps, ce bloc 10 est lié à un émetteur (non représenté) , qui est essentiellement équivalent à une source de tension AC disposée en série avec ladite capacité et qui émet un signal à une fréquence FI. De la même façon, le bloc 11 du joint 4 est équivalent à un condensateur d'accord à la fréquence FI et ce bloc 11 est lié à un récepteur (non représenté) , qui est essentiellement équivalent à un voltmètre sélectif AC disposé en parallèle sur le bloc 11 et qui est capable de détecter une différence de potentiel à la fréquence FI . Le bloc 12 du joint 4 comprend des circuits RLC qui rendent ledit bloc équivalent à un court-circuit à la fréquence FI. Ainsi, le signal à la fréquence FI ne peut pas aller du circuit du cantonnement 5 vers le circuit adjacent du cantonnement 6. [0041] A son tour, le bloc 12 se comporte comme un condensateur d'accord à une deuxième fréquence F2 et ce bloc 12 est lié à un émetteur à cette fréquence F2 , qui envoie un signal dans le circuit du cantonnement 6. De même, le bloc 11 du joint 4 est équivalent à un court- circuit à la fréquence F2. Les courts-circuits, respectivement à la fréquence FI et à la fréquence F2 , assurent ainsi la séparation effective des deux circuits des cantonnements adjacents 5 et 6.
[0042] La détection d'un train sur le cantonnement 5 par exemple est due au fait que l'essieu de ce train forme en soi un court-circuit entre les rails. En réalité, l'essieu présente une impédance faible qui peut être assimilée à un court-circuit et qui va provoquer une chute de courant dans le récepteur lié au bloc 11, ce qui le désactive. Cette désactivation correspond alors à la détection d'un train entre les blocs 10 et 11.
[0043] Les figures 2a, 2b et 2c montrent les circuits équivalents pour un joint électrique à deux blocs. La figure 2d montre les courbes de potentiel des deux signaux 15 et 16, à proximité et dans le joint électrique. [0044] La figure 2e représente les courbes de "shunt" pour le joint tel que représenté à la figure 2a. Ces courbes donnent la résistance qui est reconnue comme étant l'impédance maximale qui cause la désactivation d'un récepteur (chute de tension détectée) et ainsi permet la détection d'un train. Cette valeur est dépendante de la position le long de la voie, et à chaque position, cette valeur doit être supérieure à la résistance effective de l'essieu, qui est représentée par la valeur 17. Tant que cette valeur se- trouve en dessous des courbes de shunt, le train sera détecté sans problème.
[0045] Il y a cependant une incertitude sur la valeur de cette impédance, qui dépend des circonstances
(humidité ambiante, état du ballast, etc.) . Sont donc définies les courbes 19 et 19', qui correspondent aux circonstances optimales, c'est-à-dire pour une isolation minimale du ballast et une tension minimale de transmission, et les courbes 18 et 18' qui correspondent aux plus mauvaises .circonstances, c'est-à-dire pour une isolation maximale du ballast et une tension maximale de transmission.
[0046] La position de ces courbes est particulièrement importante pour assurer la détection du train lorsqu'il passe par la zone 7 de recouvrement d'un joint électrique. Comme les résistances de shunt diminuent très vite dans cette zone, il arrive un moment où la résistance de l'essieu devient supérieure à ces courbes. A cet instant, le train n'est plus détecté. [0047] Supposons qu'un train se déplace de gauche à droite sur l'axe horizontal. En tenant compte de la définition des courbes 18,18' et 19,19', on peut observer que le train (plus précisément son premier essieu shunteur) sera détecté par le circuit 6 (fréquence F2) au plus tard au point 20. De même, le train (plus précisément son dernier essieu shunteur) ne sera plus détecté par le circuit 5 (fréquence FI), au plus tôt au point 21. Il est clair que, pour assurer la détection à tout instant, soit par le circuit 5, soit par le circuit 6, le point 20 doit précéder le point 21 sur l'axe horizontal. [0048] La même analyse détaillée peut s'effectuer pour une autre forme d'exécution, selon laquelle un joint électrique comprenant trois blocs d'accord est représenté comme à la figure 3a. Bien entendu, ce joint forme la séparation entre deux circuits de voie adjacents 5 et 6 et appelés cantonnements, pour lesquels les signaux utilisés sont à des fréquences FI et F2.
[0049] Le bloc central 25, dénommé TX.RX ( "Transmitter and Receiver"), sert de capacité aux deux fréquences FI et F2. Le bloc 26 (du côté gauche) sert de court-circuit à la fréquence F2 et présente une impédance élevée à la fréquence FI. Le bloc 26 constitue donc un circuit ouvert à FI ; on dit aussi qu'il est "transparent" à la fréquence FI. De même, le bloc 27 (du côté droit) sert de court-circuit à la fréquence FI et ce bloc 27 est transparent à la fréquence F2. Le bloc central 25 est lié en même temps à un émetteur à la fréquence F2 et à un récepteur à la fréquence FI. Ceci implique que dans un joint adjacent, ces fonctions seront inversées et on aura un émetteur à la fréquence FI et un récepteur à la fréquence F2.
[0050] Les figures 3b et 3c représentent les circuits équivalents, mettant en évidence la séparation effective des deux circuits. La figure 3d représente les potentiels dans les deux circuits.
[0051] L'avantage principal d'un joint à trois blocs peut être perçu en analysant les courbes de shunt représentées à la figure 3e. Le point à partir duquel les courbes commencent leur chute vers la résistance nulle à la hauteur du court-circuit, est maintenant situé au milieu du joint, c'est-à-dire là où se trouve la source de tension. Ceci signifie que la zone de recouvrement des deux courbes de shunt 28 et 29 les moins favorables, pour une même résistance de l'essieu (ligne 17), devient plus importante. La zone minimale de recouvrement est située entre les points 30 et 31. En comparant les figures 2e et 3e, on observe que la zone de recouvrement est plus importante pour la version à trois blocs. Ceci conduit en fait à une meilleure détection dans le joint électrique, ce qui permet d'en diminuer la longueur minimale et donc d'augmenter la longueur maximale du circuit de voie .
[0052] Selon l'état de la technique, il est proposé d'utiliser des joints électriques pour des circuits de pleine voie avec des fréquences d'utilisation comprises entre 1,5 et 4 kHz. On les appelle basses fréquences car elles nécessitent des distances entre les blocs d'accord successifs relativement élevées de manière à réaliser une impédance de joint suffisante. On a représenté de manière schématique aux figures 4 et 5 le comportement des courbes de shunt pour des configurations selon l'état de la technique d'un joint électrique respectivement à deux blocs et à trois blocs utilisant des basses fréquences.
[0053] Selon l'invention, on suggère d'utiliser pour la détection de trains des signaux à haute fréquence, c'est-à-dire des signaux présentant une fréquence supérieure à 5 kHz et de préférence supérieure à 10 kHz et encore de préférence supérieure à 20 kHz. [0054] Ceci permet de rapprocher les blocs (et ainsi de réduire la longueur du joint électrique) , ce qui devient particulièrement avantageux dans les zones de fortes concentrations d'aiguillages telles les gares.
[0055] Selon une forme d'exécution préférée représentée à la figure 6, les blocs d'accord ne sont plus localisés à des endroits différents, comme ceux représentés à la figure 3, mais ils se trouvent dans une unité commune d'accord 35, dénommée "TU.HF" ("Tuning unit - High Frequency", qui est reliée par des câbles 36 aux trois positions adéquates le long de la voie. Des câbles supplémentaires 37 connectent l'unité 35 à l'émetteur et au récepteur.
[0056] La présente invention prévoit une version où la distance entre le bloc central et les deux blocs extérieurs est de l'ordre de trois mètres, c'est-à-dire que la longueur du joint complet est d'environ six mètres. Un tel joint est surtout utile dans des zones d'aiguillage où 1 ' on a besoin d'une plus grande précision dans la mesure de la position et de ce fait l'espace disponible pour le placement du joint électrique est plus faible.
[0057] Selon une autre forme d'exécution, l'unité commune est localisée à côté de la voie, comme représenté à la figure 7. Les circuits équivalents et les courbes de shunt sont tout à fait analogues aux circuits et aux courbes représentés à la figure 3, bien que la distance entre les bornes extérieures du joint soit réduite. [0058] La figure 8 montre les composants de l'unité d'accord TU.HF pour une version installée entre les rails. Les deux fonctions de l'unité d'accord 35, à savoir la fonction d'émission et la fonction de réception, sont donc regroupées au sein d'une même entité. Deux circuits sont connectés à cette entité de part et d'autre des connexions émission/réception. Chacun de ces circuits peut fonctionner comme un court-circuit ou avec une impédance élevée selon la fréquence considérée.
[0059] La résistance et la self des rails sont modélisées par les éléments 40 et 41. Le bloc central du joint comprend deux branches parallèles, la première branche comprenant un circuit RLC 42 et un circuit 43 de couplage connecté à l'émetteur 44, la deuxième branche comprenant un circuit de couplage 45, connecté au récepteur 46. Les deux blocs extérieurs comprennent chacun un circuit RLC, respectivement 47 et 48. Une résistance 49 est présente entre l'unité d'accord et l'émetteur 44. Ceci est une précaution pour éviter l'apparition d'ondes stationnaires dans le câble.
[0060] Le comportement du joint électrique haute fréquence pour le premier circuit (fréquence FI) de voie peut être résumé comme suit :
— le circuit RLC 42 est conçu de manière à ce que l'unité d'accord soit équivalente à une capacité qui permet le couplage avec l'impédance constituée par le demi-joint du côté droit de la voie à une fréquence FI, — le circuit RLC 48 de l'unité d'accord (côté droit) agit alors comme un court-circuit à la fréquence FI,
— le circuit RLC 47 de l'unité d'accord (côté gauche) est équivalent à une haute impédance le rendant transparent à cette fréquence FI, — à la fréquence FI, le joint HF est donc équivalent à un joint RX classique. [0061] Le comportement du joint électrique haute fréquence pour le second circuit de voie peut être résumé comme suit : — le circuit RLC 4"2 est conçu de manière à ce que l'unité d'accord soit équivalente à une capacité qui permet le couplage avec l'impédance constituée par le demi-joint du côté gauche de la voie à une fréquence F2 ,
— le circuit RLC 47 de l'unité d'accord (côté gauche) agit alors comme court-circuit à la fréquence F2 ,
— le circuit RLC 48 de l'unité d'accord (côté droit) est équivalent à une haute impédance le rendant transparent à cette fréquence F2 ,
— à la fréquence F2 , le joint HF est donc équivalent à un joint TX classique.
[0062] L'invention porte également sur des dispositifs similaires à la version de la figure 9, qui reçoivent deux signaux en même temps ou qui envoient deux signaux en même temps (joints Tx/Tx, joints Rx/Rx) . Ceci est par exemple le cas pour les joints 50 et 51 représentés à la figure 11. L'unité d'accord du joint 50 est liée à deux récepteurs 52, et l'unité d'accord du joint 51 est liée à deux émetteurs 53. La fonction des circuits de couplage 43 et 45 sera naturellement adaptée à ces différentes formes d'exécution du joint selon l'invention.
[0063] Par exemple, un joint récepteur/récepteur
(comme le joint 50 représenté à la figure 9) aurait besoin de deux circuits de couplage identiques au lieu des deux circuits différents 43 et 45 comme représentés à la figure
10, qui couplent le bloc central à deux récepteurs.
[0064] Selon une autre forme d'exécution, la présente invention se propose de superposer des circuits de voie basse fréquence et haute fréquence.
[0065] Selon la forme d'exécution représentée aux figures 10 et 11, une configuration quatre blocs basse fréquence - haute fréquence est décrite. [0066] Le joint montré est un joint à quatre blocs 100 à 103. Les blocs 100 et 103 forment un circuit bouchon pour le circuit de voie de droite, qui fonctionne à la fréquence FI. FI est une fréquence basse' , c'est-à-dire en dessous de 5 kHz. Pour cette raison, les blocs 100 et 103 sont séparés par une distance considérable, par exemple 30m.
[0067] Les blocs 101 et 102 forment un circuit bouchon pour le circuit de voie de gauche, qui fonctionne à la fréquence F5. F5 est une 'haute' fréquence : elle est au moins de 5 kHz, et de préférence supérieure à 20kHz. Les blocs 101 et 102 sont donc positionnés à une faible distance, par exemple 3m. Les blocs 100 à 103 ne sont pas ultifonctionnels : les blocs 100 et 103 sont des courts- circuits à chacune des deux fréquences. Les blocs 101 et 102 sont des capacités à chacune des deux fréquences. [0068] Ce qui est important est le positionnement du circuit bouchon 'haute fréquence' (blocs 101 et 102) vis-à- vis du circuit bouchon 'basse fréquence' (blocs 100 et 104) . L'exemple de la figure 6 montre un positionnement inadéquat, comme le montrent les courbes de shunt 105 et 106. Dans la situation la plus mauvaise (courbes 105), il se produit un manque de recouvrement des courbes, résultant en une zone 107 d'incertitude de la localisation. [0069] A la figure 7, le circuit bouchon HF (101, 102) est bien positionné. Un recouvrement des courbes de shunt est garanti, même dans la situation la plus désavantageuse (courbes 105) .
[0070] En règle générale, le joint à quatre blocs comme il vient d' être décrit consiste en : - un circuit bouchon basse f équence (BF) , comprenant deux blocs : un court-circuit et une capacité, disposés dans un ordre prédéterminé, - un circuit bouchon haute fréquence (HF) superposé sur le circuit bouchon BF, c'est-à-dire entre les blocs du circuit BF, le circuit bouchon HF comprenant également deux blocs : un court-circuit et une capacité, disposés dans l'ordre inverse que celui du circuit BF . [0071] De préférence, le circuit bouchon HF est positionné plus proche de la capacité du circuit BF que du court-circuit du circuit BF .
[0072] On peut également selon l'invention superposer un joint HF comprenant trois blocs, à un joint à deux blocs à basse fréquence ou à haute fréquence. [0073] La figure 12 montre une autre combinaison HF-BF. Un circuit de voie HF 110 est superposé sur un circuit de voie BF 120. Le circuit HF se trouve entre deux joints électriques HF 111 et 112, chacun comprenant un premier bloc 113 qui est une capacité à la fréquence F5 du circuit HF, et un deuxième bloc 114, qui est un court- circuit à F5. Le circuit HF 110 permet une surveillance additionnelle de la partie de voie qui correspond au dit circuit, par exemple pour augmenter le niveau de sécurité dans une zone d'aiguillage.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détection de la présence ou de la non-présence d'un véhicule, tel un train, circulant sur une voie de type ferroviaire comprenant deux rails se présentant sous- la forme d'une série de circuits de voie appelés cantonnements et séparés par des joints électriques, chaque joint formant une séparation entre un premier circuit de voie qui fonctionne à une première fréquence et un deuxième circuit de voie qui fonctionne à une deuxième fréquence, caractérisé en ce qu'au moins une desdites fréquences est supérieure à 10 kHz.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une des fréquences d'utilisation est une fréquence supérieure à 20 kHz.
3. Procédé selon les revendications 1 ou 2 , caractérisé en ce que les deux fréquences d'utilisation sont des fréquences supérieures à 10 kHz et de préférence à 20 kHz.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un desdits joint électrique est un joint à deux blocs, qui est disposé entre les rails et dont le premier bloc joue le rôle d'une capacité à ladite première fréquence et le rôle d'un court-circuit à ladite deuxième fréquence, et dont le deuxième bloc joue le rôle d'une capacité à ladite deuxième fréquence et le rôle d'un court-circuit à ladite première fréquence .
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un desdits joints électriques est un joint à trois blocs, qui est disposé entre les rails, un premier bloc jouant le rôle d'un court-circuit à ladite première fréquence et étant transparent à ladite seconde fréquence, un second bloc jouant le rôle d'un court-circuit à ladite seconde fréquence et étant transparent à ladite première fréquence, et le bloc central jouant le rôle d'une capacité à chacune des deux fréquences .
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un desdits joints électriques est un joint à quatre blocs, qui est disposé entre les rails, comprenant :
- un premier bloc (100) et un deuxième bloc (103) qui forment un circuit bouchon à la première fréquence, ladite fréquence étant inférieure à 5 kHz, le premier bloc (100) jouant le rôle d'un court-circuit , le deuxième bloc (103) jouant le rôle d'une capacité, lesdits blocs étant disposés dans un ordre prédéterminé,
- un troisième bloc (101) et un quatrième bloc (102) qui forment un circuit bouchon à la deuxième fréquence, ladite fréquence étant supérieure à 5 kHz, le troisième bloc (101) jouant le rôle d'une capacité et le quatrième bloc (102) jouant le rôle d'un court-circuit, lesdits troisième et quatrième blocs étant disposés entre lesdits premier (100) et deuxième (103) blocs et dans l'ordre inverse que celui desdits deux premier et troisième blocs (100,103) .
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on superpose des circuits de voie basse fréquence (120) avec des circuits de voie haute fréquence (110) .
8. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant : — un bloc central, comprenant deux branches parallèles, la première branche comprenant un circuit RLC (42) et un premier circuit (43) de couplage, la deuxième branche comprenant un deuxième circuit de couplage (45) , - un bloc (47) comprenant un circuit RLC, ce bloc jouant le rôle d'un court -circuit à l'une des deux fréquences et étant transparent à la deuxième fréquence,
- un bloc (48) comprenant un circuit RLC, ce bloc jouant le rôle d'un court-circuit à la deuxième des deux fréquences et étant transparent à la première fréquence .
9. Dispositif pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 comprenant : - un premier bloc (100) et un deuxième bloc (103) qui forment un circuit bouchon à la première fréquence, ladite fréquence étant inférieure à 5 kHz, le premier bloc, (100) jouant le rôle de court-circuit , le deuxième bloc (103) jouant le rôle de capacité, lesdits blocs étant disposés dans un ordre prédéterminé,
- un troisième bloc (101) et un quatrième bloc (102) qui forment un circuit bouchon à la deuxième fréquence, ladite fréquence étant supérieure à 5 kHz, le troisième bloc (101) jouant le rôle de capacité et le quatrième bloc (102) jouant le rôle de court-circuit, lesdits troisième et quatrième blocs étant disposés entre lesdits premier (100) et deuxième (103) blocs et dans l'ordre inverse que celui desdits deux premier et troisième blocs (100, 103) .
10. Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes pour la détection de la présence ou de la non-présence d'un véhicule ferroviaire dans des configurations de voie comprenant un grand nombre d'aiguillages telles les gares.
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