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"Perfectionnements aux appareils peur diminuer la résistance électrique de contact des rails de chemins de fer ou ana- logue".
L'invention a pour objet un appareil pour diminuer la résistance électrique de contact des rails de chemins de fer ou analogues, en vue plus particulièrement de per- mettre à ces rails d'être effectivement shuntée par un vé- hicule de poids relativement faible,de manière a effectuer la commande des circuits de voie pour la signalisation auto- matique.
Un sait que la surface lisse d'un rail présentant à l'origine une faible résistance de contact,finit en général
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au bout d'un certain temps,lorsqu'elle est exposée aux agents atmosphériques,par être recouverte d'une couche ou film da résistance appréciable, avec du matériel roulant lourd de type usuel,le poids agissant effectivement sur les roues du véhicule est ordinairement suffisant pour briser ou détruire ce film de résistance é levée , c e qui permet de shunter le circuit de voie par l'intermédiaire des roues et des essieux de ce véhicule.
Si par contre on emploie un véhicule sur rails, léger, tel qu'une automotrice mixte utilisée sur certains parcours, on a constaté fréquemment certaines difficultés pour obtenir un shuntage convenable, par suite de la difficulté des roues d'un tel wagon à tra- verser le film isolant de la surface du rail. En outre, si les roues du wagon sont équipées de bandages pneumatiques, il faut prévoir des moyens spéciaux peur shunter les circuits de voie.
La présente invention a plus particulièrement pour ob jet certains dispositifs pour assurer le shuntage du circuit de voie par des véhicules dont les roues n'établissent pas un contact électrique avec les rails.
La principale caractéristique de l'invention,consiste en ce qu'une source de courant électrique est prévue sur le véhicule et disposée de manière à fournir aux rails un cou- rant detruisant leur résistance de contact.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple un mode, de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue schà- matique en élévation latérale d'un véhicule de voie muni des appareils conformes à l'une des réalisations de l'inven- tion. La figure est une vue en plan correspondante montrant schématiquement les circuits de connexion.
La figure 3 est une vue schématique montrant une varian- te d'une partie de l'appareil représenté figure
La figure 4 est une vue schématique montrant une varian-
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te applicable aux circuits de voie soit continue soit alter- natifs. La figure 5 est urne variante de l'appareil de la fi- gure 4,plus particulièrement pour circuit de voie a courant al ternatif.
La figure 6 est une vue schématique montrant une autre variante.
La figure 7 est une vue schématique montrant en éléva- tion un wagon équipé avec une autre forme de l'appareil sui- vant l'invention et la figure 8 est une vue schématique mon- trant l'appareil de voie équipé avec l'appareil de la figure 7.
Les figures 9 et 10 sont des vues schématiques montrant des variantes de la figure 7.
Sur la figure 1 du dessin, A désigne un véhicule de chemin de fer dans lequel les jeux de roues 1 et 2 sont munis de bandages pneumatiques n'assurant par suite pas de contact électrique avec les rails. Suivant l'invention, on ajoute les paires de roues 5 et 4 de la manière qui sera plus clai- rement comprise en se référant au. schéma de la figure .
2 .
Cette figure/montre un tronçon de voie divisé en section de blocs au moyen de joints isolants 7,le dessin montrant une telle section E F. D'un rail l'autre et à l'une des extré- mités de la section EF, est connectée, par l'intermédiaire d'organes X et R2 qui seront décrits ci-après,une source de courant 8 qui fournit du courant au relais de voie R connec- té également d'un rail a l'autre, à l'autre extrémité de la section de la manière usuelle.
Deux paires de roues auxiliai res 3 et 4 sont isolées du châssis du véhicule A,les roues de chacune de ces paires étant isolées l'une de l'autre par des blocs isolants 9; G désigne un générateur de courant al- ternatif porté par le wagon A et débitant dans l'un des en- roulements 10 d'un transformateur T1. Le second enroulement 11 de ce transformateur est relié par des contacts mobiles
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appropriés à chacune des moitiés de l'essieu qui four-
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nit, à partir du générateur C ;une différerice de potentiel entre les rails 5 et 6.
Un enroulement 12 d'un transformateur
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T 2 est relié aux deux moitiés d'un essieu 14 et l'autre en- roulement 13 de ce transformateur est relié aux deux bornes d'un relais à courant alternatif D porte par le wagon. -Le contact antérieur 16 du relais D est monté dans le circuit d'un indicateur L excité par une source appropriée présentant
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deux bornes b et C. Le trarW formateur 'i'1 cst supposé avoir une grande perte de réactance d manière qu'un voltage come parativement élevé soit appliqué aux roues b jusqu'à ce qu'un courant soit établi dans le circuit indiqué par des flèches.
L'appareil décrit ci-dessus fonctionne pour assurer le
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shuntage de la manière suivante. Le potentiel appliqué aux roues 3 par l'enroulement 11 du transformateur T1, est réglé une valeur suffisante pour traverser le film isolant pouvant exister sur la surface du rail. Lorsque ce film a été traver- sé,la résistance de contact du rail est ramenée à une faible valeur et,ainsi que l'a montré l'expérience,cette faible va- leur est maintenue pendant un temps prolongé après que le
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wagon .. a quitté le circuit de traction. un supposant que la direction du trafic soit de F vers E on voit qu'aussitôt après que les roues 3 ont dépassé un certain point de la voie, les roues 4 arrivent sur la partie de la voie précédemment franchie par les roues 3 et dans laquelle la résistance de contact a été détruite.
Il s'établira donc un circuit à fai- ble résistance comprenant l'enroulement 11 du transformateur Tl,les roues 3,les rails 5 et 6, les roues 4 et l'enroulement
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lw du transformateur T. Les enroulements 11 et 1 .'. des trans- formateurs il et T2 seront constitués de fils à grande sec -.
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tion pour n'établir qu'une faible résistance de shuntais entre le rail 5 et le rail 6.
Un voit alors clairement que dès que le film du rail est détruit par le potentiel agissant entre
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les roues 3,le relais de voie R est effectivement d6clanché
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par l'intermédiaire du shunt formé par les roues 0 et l'enrou- lement 11. !Un outre,aussitôt après, en supposant que le wagon A contique à se déplacer, il se forme un second shunt aidant le déclanchement du relais R et comprenant les roues 4 et l'enroulement 12. Aussi longtemps que le système fonctionne convenablement,le relais D reste excité,ce qui encite l'indi- cateur L qui montre que le film de la surface du rail est détruit.
Le relais D peut aussi être utilisé pour assurer d'autres fonotions telles que l'application du freinage au véhicule dès que l'appareil cessa de fonctionner ou pour ap- pliquar tout autre circuit de shuntage au circuit de voie.
Lorsque l'on utilise des circuits de voie a courant con- tinu, le générateur G devra être a courant alternatif pour éviter que le relais R ne soit faussement excité. Si le cir- cuit de voie utilise du courant alternatif, la fréquence du courant fourni par le générateur doit être suffisamment différente de celle du circuit de voie pour éviter un foric- tionnement intempestif du relais de voie.
Les roues 3 et 4 peuvent soit reposer sur les rails uniquement par leur propre poids,soit,si on le désire,être surchargées, soit enfin être appliquées contre les rails par des ressorts auxiliaires ou de l'air comprimé. @ien que, comme représenté,le courant provenant de l'enroulement 11 soit conduit aux rails 5 et 6 par l'intermédiaire des roues 3, on conçoit que l'invention n'est pas limitée à cette dis- position,toute autre méthode pour conduire le courant aux rails 5 et 6 telle que par exemple l'emploi de patins de contact,pouvant être utilisés pour produire un résultat ana- logue. On conçoit également qu'il n'est pas indispensable, pour le fonctionnement de l'invention,
d'employer la seconde paire de roues auxiliaires 4 et le transformateur T2 puisqu'un circuit fermé shuntant le relais R est assuré par les roues
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3 et l'enroulement 11 dès que le film du rail est détruit.
En outre,dans certains cas,par exemple lorsque l'on utilise dans les circuits de voie du courant alternatif, on peut utiliser,pour détruire ce film du rail,du courant continu fourni par un générateur approprié porte par le wagon, l'enrou- lement du relais D étant connecté directement aux deux moitiés de l'essieu 15 en supprimant le transformateur T2.
Si les roues 4 sont réunies par un essieu 15 plein et sans pièce isolante 9, de manière a éliminer du circuit de shuntage l'enroulement 12,le relais D peut être excité par un enroulement fixe formant transformateur axial bobiné autour de l'essieu 15 et traversé par le flux engendré par le courant axial.
Si l'on n'utilise pas de transformateur axial,le relais D peut être aussi connecté en série avec l'enroulement 11 du transformateur T1, bien que dans ce dernier cas le relais D ne puisse pas contrôler la totalité de l'isolement 9 dans l'essieu 14. Bn outre,si l'on désire éliminer la résistance de contact des balais qui conduisent le courant de l'enroule- ment 11 et du transformateur T1 dans l'essieu 14,ce transfor- mateur T1 peut être fixé rigidement à l'axe 14 pour tourner avec lui,des bagues étant prévues pour recevoir le courant du générateur G et le transmettre a l'enroulement primaire 10.
n appliquant un potentiel suffisamment élevé,à la surface du rail,l'appareil peut également être utilisé pour briser un film isolant d'épaisseur appréciable tel qu'une couche de glace par exemple.
On va maintenant décrire une série de variantes que le système suivant l'invention est susceptible de comporter.
Le circuit à travars lequel le courant est envoyé aux rails 5 et 6 par la batterie 8 peut inclure,comme représenté figure 2, une résistance de limitation d'intensité R et une ré. actance X destinées à empêcher qu'une partie appréciable du
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courant fourni par l'enroulement du transformateur 11 ne soit retirée aux roues et à l'enroulement 11 à travers le trajet comportant la batterie et ses connexions de voie.
L'appareil représente figure 3 est le même que celui de la figure 2,sous réserve qu'un transformateur d'équilibrage T est connecté entre l'enroulement 11 du transformateur T1 et l'enroulement 12 du transformateur T2. Des deux enroulements 17 et 18 de ce transformateur 1 sont entre aux dans le rapport 1 de préférence et ces enroulements sont constitués de fils à grande section pour réduire autant que possible la résistan- ce de shuntage. Les connexions de l'enroulement 18 sont choi- sies par rapport à l'enroulement 17,de manière que le courant circulant en 18 et résultant de la différence de potentiel en..
tre les roues 3,s'oppose au courant circulant dans l'enroule- ment 17, ce qui crée à la manière bien connue une action d'équilibrage entre le courant circulant en 17 et le courant circulant en 18.
Le but principal du transformateur T est de localiser le courant circulant dans l'enroulement 11 du transformateur T1, le tronçon de rails compris entre les roues 3 et 4,l'axe 15 et l'enroulement 12 du transformateur T2, au lieu de permet tre à une partie appréciable de courant de se répandre dans le ballast,le circuit de batterie 8 et le circuit du relais R.
En augmentant le courant passant entre les roues 4 et les rails, on obtient,dans cette partie du circuit, une suppres- sion plus efficace de la couche isolante du rail. Si les roues 4 ne reçoivent pas la plus grande portion du courant fourni par l'enroulement 11 du transformateur T1, il sa produit un déséquilibrage d'ampère-tours entre les enroulements 17 et 18 du transformateur T, et l'insuffisance d'ampère-tours dans l'enroulement 18 produit une augmentation de voltage agissant pour augmenter l'intensité du courant circulant dans le cir- cuit comprenant l'enroulement 18,ce qui tend à équilibrer les
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ampère-tours entre les deux enroulements du transformateur T.
L'appareil représente figure 4 est semblable à celui de la figure 2,sous réserve que la seconde paire de roues auxi- liaires 4 n'est pas utilisée mais est remplacée par un shunt de résonance reliant les rails 5 et 6 de manière à fournir, au courant de l'enroulement 11, un chemin de retour à faible impédance. Ce shunt de résonance est du type usuel et com- porte un transformateur T5 dont l'enroulement secondaire est fermé sur une bobine de réactance X1 et un condensateur C1 montés en série,les organes étant proportionnés de manière à réserver un chemin à faible impédance à travers l'enroule- ment lui-même, à la fréquence du générateur G. La résistance R1 sert à limiter le courant envoyé par la batterie 8 lorsque la section E-F est inoccupée.
Comme on le voit,le shunt de résonance constitue une partie de l'équipement de voie; il peut cependant être porté par le véhicule , les connexions aux rails étant assurées par des contacts mobiles. Dans ce der- nier cas la résistance R1 peut être supprimée.
En supposant que le. wagon occupe la section E-F, une partie du courant fourni par l'enroulement 11 passe à travers le ballast,la batterie 8 et le relais R, le reste passant à travers le shunt de résonance. Toutefois, tout ce courant pas- se entre les roues ;5 et les rails en détruisant la résistan- ce de contact pour shunter effectivement le relais R. Le relais de détection D est excité par un enroulement 29 de transformateur axial et comporte un indicateur montrant que la résistance de contact du rail a été détruite.
L'appareil représenté figure 5 est plus particulièrement applicable aux circuits de voie à courant alternatif et st semblable à l'appareil de la figure 4,sous réserve de l'em- ploi d'un troisième enroulement 30 d'un transformateur T7.
L'enroulement 30 est mis en résonance avec l'enroulement 11
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par une bobina de réactance X2 et un condensateur @ dont les constantes sont choisies de manière que la résonance avec l'enroulement 11 se produise a la fréquence du courant de voie fournie par le transformateur de voie T6.
On voit alors que lorsque le wagon pénètre dans la section E1-F1, du courant auxiliaire de destruction du film à valeur maxima passe dans le transformateur T1 qui est en résonance à la fréquence du générateur G, et on obtient une impédance minima de l'enroule- ment 11 pour shunter le relais de voie grâce au fait que le transformateur ,]: 7 est en résonance avec la fréquence du circuit de voie.
Pour économiser la puissance fournie par le générateur G et pour aider le shuntage, on a prévu, à la figure 6, un dispositif de nettoyage A de la voie,porté par la wagon et qui permet d'obtenir un shunta8 effectif par lE'8 roues 0 et l'enroulement 11 pour des valaurs relativement faibles du voltage et du courant fournis par le générateur. A cet effet on peut employer tout dispositif de nettoyage approprié tel qu'une paire de roues formant brosses métalliques 31 et 32 montées sur un essieu 33 et entraînées ,par le wagon ou une sou r ce de puissance auxiliaire, en sens inverse du sens de dépla- cernant du wagon.
Il 6st évident que le dispositif de nettoyage doit être logé en avant de la résistance à rompre et de l'ap- pareil de shuntage de voie,par rapport au sens de déplacement du véhicule indiqué par la flèche.
Sur la figure 7,l'automotrice mixte électrique et à huile lourde A1, est équipée de groupes de roues d'acier 19 et 20 du type ordinaire,les roues de chaque groupe étant en contact électrique avec les autres roues du groupe par les essieux et le bâti du boggie mais au moins un groupa étant isolé du corps de wagon A1 par un bloc isolant 25. La force motrice de l'auto- motrice A1 est fournie par un moteur à huile entraîné par le générateur L porté par le wagon,ce générateur fournissant son
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courant à un moteur accouplé (le manière expropriée aux roues 19 et commandé par un combinateur.non représenté pour la simplicité du dessin.
Lorsque le véhicule est entraîné par le moteur 1;1,le courant moteur part, d'une des bornes du générateur @, passe dans las conducteurs 21 et %?,,le moteur M, les roues 19,la partie de chaque rail comprise entra les roues 19 et 1=0,les roues 20 et le conducteur 25,pour revenir a l'autre corne du générateur N.
On voit que dans la figura '7 ,le courant mo- teur est utilisé pour détruire la résistance du rail de con- tact,sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un générateur auxi- liaire tel que le générateur G de la figure @. Dès que la résistance de, contact a été détruite,les roues et les essieux des deux groupas 19 et 20 assurent la shuntage nécessaire pour déclencher le relais de voie.
Pour tenir compte des conditions lorsque le wagon est sur son aire ou arrêté,le moteur étant hors service, or]. a prévu une résistance ohmique @ shuntant constamment le gé- nérateur de manière à conduire le courant dans le même circuit de rail traversé par le courant moteur,le circuit de cette résistance @ partant d'une borne de générateur il,passant par les conducteurs 21 et 26,la résistance ,!,le conducteur 27,les roues 19,la portion de rail comprise entre les roues 19 et 20, les roues 30 et le conducteur 23 pour revenir à l'autre borne du générateur M.
iour indiquer que le courant passe à chaque instant travers les rails,et que la résistance de ces rails est détruite, un indicateur L est connecté en dérivation sur une partie de la résistance A,
Les avantages du dispositif de la figure 7 peuvent égale- ment être obtenus sur un wagon ayant des roues isolées des rails tels que le wagon A de la figure, 1;
il suffit de prévoir une paire de patins de contact, un pour chaque rail,reliés solide- ment l'un à l'autre, une telle paire étant logée à une extré-
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mité du wagon et une autre paire étant logée à l'autre ex- trémité pour réserver au courant moteur,du générateur @ aux rails, un chemin analogue à celui assuré dans le cas de la figure 7 par les roues 19 et 20.
Les connexions ces patins peu.vent être assurées par les conducteurs 27 et 23 comme dans la figure 7. four permettre au courant moteur de passer en même temps à travers les deux rails,les patins de contact de la paire qui remplace les roues 19 peuvent être isolés de chacun des autres pour forcer le courant moteur,de même que le courant passant à travers la résistance M, à suivre un circuit an série comprenant l'un de ces patins de contact isolés,un rail, l'autre paire de patins de contact reliés l'un à l'autre et l'autre rail, pour revenir à l'autre patin isolé. De cette manière on aura une plus grande certitude que la résistance de contact aux deux rails est détruite,particulièrement lorsque le wagon est sur scn aire ou à l'arrêt,sans circulati cn de courant moteur.
Dans le diagramme du circuit de voie de la figure 8, on a représenté les transformateurs de voie usuels T3 et T4 et les relais de voie R3 et R4 qui sont munis en outre des liai, sons d'impédance W1 et W2 reliant les rails des circuits de vois voisins et dont les points médians sont reliés l'un à l'autre par un conducteur 28.
Les liaisons %;il et W2 sont né- cessaires pour permettre aux impulsions d'énergie de circuler à travers les rails lorsque les groupes de roues 19 et 20 sont à cheval sur les joints isolants des rails 7. Comme ces liai- sons transmettent les impulsions de courant uniquement lors- que le véhicule A1 se trouve à cheval sur les joints de rail, ils peuvent n'être prévus que pour de faibles intensités en tenant compte de leur service intermittent.
Si le wagon A1 reste au-dessus de cas joints pondant vn intervalle de tmps appréciable,le moteur M étant désexcité,la seule charge de courant passant dans ces liaisons sera le courant supporte par
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la résistance @, plus une certaine quantité de courant néces- saire pour l'éclairage,la ventilation ou autres services auxiliaires du wagon.
Il est évident que le wagon A1 peut être équipé d'un trolley ou d'un pantographe pour la manoeuvre sur les voies électrifiées,les bornes du générateur @ étant dans ces condi- tions déconnectées et le conducteur 21 étant relié au conduc- teur de traction. Le wagon A1 peut également être disposé pour alimentation en courant alternatif ou en courant continu; dans ce cas on peut utiliser du courant de voie continu, ou si l'on préfère, du courant de voie alternatif,les transforma- teurs de voie T3 et T4 de la figure 5 peuvent fournir du cou rant à une fréquence différente de la fréquence du courant moteur et l' on peut utiliser des relais de voie sélecteurs de fréquence.
A la figure 9,1'appareil de rupture de la résistance permet de détruire la résistance de contact de chaque rail d'une quantité suffisante pour assurer un shuntage satisfai- sant. Pour arriver à ce résultat.les contacts de rails 35 et 36 sont constamment reliés l'un à 1'autre de manière à former un shunt de' liaison de rail à rail à faible résistance et sont connectés par ua conducteur 38 avec l'enroulement secon- daire de chacun des deux transformateurs indépendants T8 et T9 prévus pour avoir une réactance de fuite relativement éle- vée.
L' autre berne de chaque enroulement secondaire des trans- formateurs ci-dessus est connectée respectivement aux contacts de rails J4 et 37 par l'intermédiaire d'un indicateur L1 et L2, las deux enroulements primaires des transformateurs T8 et T9 étant alimentés en courant alternatif à partir d'un géné- rateur G dont la fréquence est sensiblement différente de la fréquence du circuit de voie, à moins que l'on n'utilise que des circuits de voie à courant continu, auquel cas la fréquen- ce du générateur G peut être déterminée d'après d'autres con-
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sidérations.
Aussi longtemps qu'une faible résistance de contact est obtenue sur chaque rail et que les circuits sent intacts, les deux indicateurs L1 et L2 restent excités; mais s'il se forme une résistance de contact ou une autre défectuosité du circuit,l'un des indicateurs ci-dessus ou les deux sont désexcités pour avertir le conducteur du véhicule d'un inci- dent quelconque. Comme dans la figure 8,les liaisons W1 et W2 assurent au courant un passage à partir des transformateurs T8 et T9 lorsque les contacts de rails 37 et 68,et 34 et 35 passent sur les joints de rails 7. Si l'on utilise des cir- cuits de voie à courant continu,les liaisons W1 et W2 peuvent être remplacés par des résistances appropriées connectées de la même manière.
Dans le cas où l'on désire surtout vérifier la résistan- ce de contact des contacts de rail de la figure 9 sans employ d'appareils de voltage pour détruire cette résistance,on peut utiliser l'appareil de la figure 10. Las relais de détection D1 et D2 sont connectés en série respectivement avec les sour ces à bas voltage B1 et B2, et avec les paires de contacts de rails 34-35 et 66-67,de manière qu'un courant de détection circule dans la partie de rails comprise entre les contacts de rails d'une paire,ce qui provoque l'excitation des relais Dl et D2 et la fermeture d'un circuit d'excitation d'un indi- cateur L dans lequel sont montée un contact supérieur de chaque relais.
Si la résistance de contact à chaque contact de rail est suffisamment faible pour assurer un shuntae sa- tisfaisant par les liaisons 35-36, l'indicateur @ reste exci- té,tandis qu'il se désexcite lorsque la résistance de contact dépasse la dite valeur.
On conçoit que les contacts de rails 34,35,36,37 de la figure 10 sont conçus de manière a maintenir à chaque instant un contact sur avec la surface du rail,et que ces contacts
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peuvent être de tous types appropriés,par exemple du type à patin de friction, à galet de roulement ou à galet de fric- tion. b'il est nécessaire d'éviter des pertes de contact à chaque joint de rail par suite des vibrations produites par la passade du véhicule à une vitesse appréciable,chacun des rails de contact peut-être remplace par une paire de contacts mobiles indépendamment et espacés l'un de l'autre.
Lorsqu'il est nécessaire de prévoir une protection contre les encrassements, l'appareillage de contact de rail peut être doublé, à chaque extrémité du véhicule,chaque élément étant placé aussi près que possible d cette extrémité pour obtenir une plus grande protection, en shuntant le circuit de voie des que la moindre portion du véhicule repose sur lui.Avec un tel équipement doublé,les liaisons W1 et W2 de la figure 9 peuvent être supprimées,car l'un ou l'autre groupe de contacte de rails est monté toujours entièrement dans l'un des circuit- de vois.
On comprend que l'appareil suivant l'invention n'est pas nécessairement limité à la diminution des résistances de contacts dans les circuits de shuntage de voie et qu'il peut être utilisé aussi bien pour détruire le film ou ccuche de résistance entre une paire d'organes de contact inclus dans un quelconque d'un grand nombre de circuits soumis à un vii- tage ou a une intensité insuffisante pour brisea. la résistan- ce de contact produite par ce film.
@ien que l'on n'ait décrit et représenté que quelques fermes de réalisation de l'appareil suivant l'invention pour annuler la résistance d@ contact, il est évident que diverses variantes ou modifications peuvent y être apportées sans s'écarter du domaine et de l'espritde l'invention.
REVENDICATIONS.
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