<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX.CIRCUITS DE VOIE.
La présente invention est relative à des perfectionnements appor- tés aux circuits de voie. On sait que les relais de voie sont agencés pour faire tomber leur armature lorsque les essieux d'un train établissent une con- nexion entre les deux rails d'un circuit de voie;, en provoquant une baisse de la tension qui est normalement maintenue'entre eux par une source appro- priée.
Cette connexion, couramment appelée shunt, n'est pas toujours parfaite. Dans certaines conditions, elle peut être relativement résistante.
Les administrations des chemins de fer exigent donc que le fonctionnement des relais de voie soit convenablement assuré par une certaine valeur de ce "shunt", dite "shunt limite et fixée par les règlements.
Cette valeur est telle que, dans les conditions les plus défavo- rables le courant qui traverse le relais au moment de l'application de ce "shunt limite" entre les rails, soit inférieur de 10 % au courant de chute" du relais., mesuré en laboratoire.
Or, dans le cas notamment des circuits de voie à courant alterna- tif, il est souvent impossible de réaliser des relais de voie sensibles au "shunt limite réglementaire, surtout lorsque la fréquence du courant s'écar- te de sa valeur normale, ou bien, lorsque les ponts inductifs., prévus pour le retour du courant de traction, sont saturés par un déséquilibre de ce cou rant de retour circulant dans les rails
Il en résulte que pratiquement la valeur maxima du shunt qui fait déclencher le relais de voie, appelée "shunt pratique" est généralement net- tement inférieure au "shunt limite réglementaire, et la présente invention, système MM CREMER ET PEDOUSSAUT a pour objet notamment de perfectionner les circuits de voie en vue d'augmenter sensiblement la valeur de ce shunt prati- que,
c'est-à-dire de rendre les relais de voie plus sensibles aux shunts très imparfaits.
<Desc/Clms Page number 2>
A cet effet, les relais de voie d'un type quelconque, sont asso- ciés d'une façon appropriée à des résistances fixes, ainsi qu'à des résistan- ces ariable dont la conductibilité augmente sensiblement avec la tension à leurs bornes. Ces résistances fixes et variables sont insérées dans les circuits de voie de façon à augmenter dans une forte proportion la sensibilité des relais de voie à l'égard du "shuntage" par les essieux, ce shuntage pro- duisant une modification plus importante du courant qui traverse les relaise
L'invention prévoit également des dispositifs destinés à provoquer la chute des relais de voie en cas de défaillance de ces moyens de sensibili- sation.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple quelques formes de réalisation de l'invention. Sur ce dessin, la fig. 1 est un schéma du relais à courant continu, la fig. 2 est une variante de la fig. 1 la fig. 3 est un schéma d'un relais à courant alternatif, la fig. 4 est une variante de la fig.
3 et les figs. 5 et 6 représentent les caractéristiques de deux types de résis- tances variables.
Sur la fig. 1, on voit un canton de voie 1 - 2 séparé des cantons voisins par les isolateurs de voie 3 et 4; ce canton est alimenté par la sour- ce B de courant continu, et il alimente à son tour de la façon habituelle un relais de voie R ; V représente un essieu de véhicule qui constitue le "shunt".
Conformément à l'invention, on dispose en série avec le relais R une résistance variable Rv d'une nature telle que sa valeur ohmique augmente sensiblement lorsque la tension d'alimentation, c'est-à-dire la tension entre les rails 1 et 2, diminue, tandis qu'à l'autre extrémité du canton, on met de préférence en série avec la source B une résistance fixe Rf d'une valeur appro- priée.
Dans ces conditions,lorsque le canton 1-2 est shunté par l'essieu V, on constate les deux phénomènes suivants : - D'une part, l'augmentation.du courant qui est fourni au circuit de voie par la source B, consécutivement à l'apparition de l'essieu V, a pour effet d'augmenter la chute de tension dans la résistance Rf et par conséquent de réduire la différence de potentiel qui apparaît entre les rails 1 et 2.
- D'autre part, la.baisse de cette différence de potentiel produit une augmentation sensible de la résistance variable Rv, due à la caractéristi- que spéciale de cette résistance.
Il en résulte que le courant i qui traverse le relais de voie R diminue dans une proportion beaucoup plus forte que dans un circuit de voie ha- bituel, de sorte que le relais R fait tomber son armature, même si le "shunt" est très imparfait.
La résistance Rv pouvant éventuellement être exposée à des surten- sions,ondes à front raide ouà d'autres effets susceptibles de la mettre en court-circuit d'une¯ façon quelconque, ou bien d'en réduire accidentellement la valeur, des moyens sont prévus pour éviter que dans un tel cas, le relais R reste attiré en permanence.
La solution la plus simple consisterait à mettre à l'endroit désigné par P un dispositif de protection tel qu'un fusible. Si une telle solution.est considérée comme insuffisamment sûre, on peut remplacer par exemple le fusible
EMI2.1
par un relais de surintensité D. repréxenté sur la fige 2.
Ce relais est agencé pour laisser son contact fermé tant que le cou- rant i reste en dessous d'une certaine valeur normale. En cas d'une avarie de la résistance Rv se manifestant par son court-circuit complet ou partiel, ce courant i augmente anormalement, le relais D attire son armature A et coupe le circuit du relais R qui tombe et donne le signal d'arrêt. Il est à noter que le relais D se maintient ensuite dans la position haute au moyen de son contact supérieur, ou de toute autre façon appropriée; il peut comporter en outre:une
EMI2.2
ma.'S-se, suffisante, 'ou0d'autres..moyens' connus pour l.e::rendr.insens3ble aux sûriri- tensités de-courte durée.
<Desc/Clms Page number 3>
Sur la figé 3 qui représente un relais de voie R alimenté en cou- rant alternatifs on voit les transformateurs habituels de séparation du canton Tl et T2 ainsi que la source S de courant alternatif qui alimente le primai- re t2 du transformateur T2 et la bobine locale 12 du relais de voie R. A l'au- tre extrémité du canton, le secondaire .il du transformateur T1 alimente la bo- bine active du même relais.
Comme dans la figé 2 on insère en série avec la source S une résis- tance fixe Rfet on met en série avec le relais R une résistance variable Rv.
Le fonctionnement de ces deux résistances est analogue à celui décrit en regard de la figo 1
Pour réaliser la sécurité de ce circuit de voie, on peut avoir re- cours aux mêmes moyens que dans les exemples montrés sur les figo 1 et 2, mais on peut également utiliser les propriétés spéciales des relais à courant alter- natif pour obtenir cette protection sans aucun appareillage additionnel.
On peut par exemple agencer le relais R d'une façon telle que l'an- gle de phase entre les courants qui circulent dans les bobines c et b présente sa valeur optima, tant que la résistance variable Rv est en circuit. Si, dans ces conditions cette résistance Rv est mise en court-circuit par un accident quelconque., le courant i qui circule dans la bobine .± devient plus inductif; son déphasage change, et le relais R peut être agencé d'une façon telle que le couple du relais diminue sensiblement consécutivement à ce changement, de sorte que le relais R s'ouvre malgré l'accroissement du courant.
Un exemple de ce genre est représenté sur la fige 4 Le secondaire t1 du transformateur Tl est pourvu d'une prise médiane pour alimenter la bobi- ne e du relais de voie R suivant un schéma déphaseur bien connu ; ce sché- ma la bobine c constitue le pont d'un circuit dont les branches inférieures sont constituées par une résistance variable Rv et par une impédance fixe x.
La bobine b du relais R est alimentée par la source S comme précédemment; la résistance fixe Rf est insérée dans le circuit d'alimentation comme dans.la fig. 3
Si les impédances de Rv et de x ont des valeurs appropriées, la bo- bine.± est parcourue par un courant i qui est sensiblement en quadrature par rapport au courant 1 de la bobine b et le couple du relais présente sa va- leur maxima.
Lorsque la tension aux bornes de tl diminue, la valeur de Rv augmen- te ; il en résulte que, non seulement le courait i diminue comme dans la réali-, sation selon la figo 3 mais aussi que l'angle de phase du courant i n'est plus
EMI3.1
de 0,cl9 de. sortsnqùe e.-.cl>uple':dü'r.éiais:;'dimi:rlue: éga,len;.eht'o.';llt.
On voit donc que dans ce cas, la chute du relais R est facilitée par trois facteurs : baisse de tension entre les rails 1 et 2 due à la résis- tance fixe Rf; baisse accrue du courant i due à l'augmentation de la résistan- ce variable Rv, et enfin baisse du couple du relais R due à la variation de l'angle de déphasage du courant I La sensibilité du relais R à l'égard du shuntage est ainsi augmentée dans une forte proportion.
D'autre part, si la résistance variable est accidentellement mise en court-circuit, le pont suivant la Fig 4 est déséquilibré, l'angle de phase du courant i varie sensiblement en sens contraire, et le couple du relais R tombe à une valeur très faible, de sorte que ce relais déclenche également.
Il est à noter que le fonctionnement des circuits de voie confor- mes aux fige .3 et 4 est peu sensible aux variations de fréquence de la source S, ainsi qu'aux effets de saturation des transformateurs T1 et T2
En ce qui concerne la nature des résistances variables Rv, elles peuvent être par exemple des deux types suivants : - D'une part, on peut utiliser les substances semi-conductrices bien connues qui réalisent., comme on sait, la loi i = const eve où i est le courant qui traverse la résistance variable, e la tension à ses
<Desc/Clms Page number 4>
bornes et v un exposant généralement supérieur à deux. La variation de i en fonction de e, qui est extrêmement rapide, est représentée sur la fig. 5 tra- cée à double échelle logarithmique.
On y voit que si la valeur de la tension e tombe à 50% en passant de E1 à E2 le courant i baisse beaucoup plus fortement, en tombant par exemple a 15%.
- D'autre part, on peut utiliser les propriétés particulières des redresseurs secs à oxyde de cuivre qui présentent, comme on le sait, dans cer- taines conditions une résistance très variable en fonction de la tension appli quée à un élément. Lorsque cette tension est faible, de l'ordre d'un volt et en dessous, ces redresseurs ont une caractéristique représentée sur la fig.6 On y voit qu'une faible diminution de la tension e produit une très forte aug- mentation de la résistance Rv.
Dans le cas de circuits de voie à courant continu d'après la figo 1, dont la tension qui alimente le relais R est de l'ordre de quelques volts, il sera préférable de constituer la résistance Rv par quelques éléments redresseurs de ce genre mis en série, tandis que dans le cas de circuits de voie à courant alternatif dont les tensions sont plus élevées, il sera préférable d'utiliser les résistances variables présentant les caractéristiques de la fige 5.
Dans le cas des fig. 3 et 4, la résistance fixe Rf peut être rempla- cée par une impédance appropriée, ou bien le transformateur T2 peut présenter une caractéristique suffisamment tombante permettant de supprimer la résistan- ce Rf.
<Desc / Clms Page number 1>
TRACK CIRCUITS IMPROVEMENTS.
The present invention relates to improvements made to track circuits. It is known that the track relays are arranged to drop their armature when the axles of a train establish a connection between the two rails of a track circuit ;, causing a drop in the voltage which is normally maintained. between them from an appropriate source.
This connection, commonly called a shunt, is not always perfect. Under certain conditions, it can be relatively resistant.
The railway administrations therefore require that the operation of the track relays be properly ensured by a certain value of this "shunt", called "limit shunt" and fixed by the regulations.
This value is such that, under the most unfavorable conditions, the current flowing through the relay when this "limit shunt" is applied between the rails is 10% less than the drop current "of the relay., measured in the laboratory.
Now, in the case in particular of alternating current track circuits, it is often impossible to make track relays sensitive to the "regulatory limit shunt, especially when the frequency of the current deviates from its normal value, or well, when the inductive bridges, intended for the return of the traction current, are saturated by an imbalance of this return current circulating in the rails
As a result, practically the maximum value of the shunt which triggers the channel relay, called "practical shunt" is generally significantly lower than the "regulatory limit shunt, and the present invention, the MM CREMER AND PEDOUSSAUT system, is intended in particular to improve track circuits with a view to significantly increasing the value of this practical shunt,
that is, to make the channel relays more sensitive to very imperfect shunts.
<Desc / Clms Page number 2>
To this end, track relays of any type are suitably associated with fixed resistors, as well as with variable resistors, the conductivity of which increases appreciably with the voltage at their terminals. These fixed and variable resistors are inserted in the track circuits so as to greatly increase the sensitivity of the track relays with regard to "shunting" by the axles, this shunt producing a greater modification of the current which crosses the relays
The invention also provides devices intended to cause the drop of the track relays in the event of failure of these sensitization means.
The appended drawing represents by way of example some embodiments of the invention. In this drawing, fig. 1 is a diagram of the direct current relay, FIG. 2 is a variant of FIG. 1 in fig. 3 is a diagram of an alternating current relay, FIG. 4 is a variant of FIG.
3 and figs. 5 and 6 represent the characteristics of two types of variable resistances.
In fig. 1, we see a channel block 1 - 2 separated from the neighboring blocks by the channel isolators 3 and 4; this section is supplied by the direct current source B, and it in turn supplies a channel relay R in the usual way; V represents a vehicle axle which constitutes the "shunt".
According to the invention, there is in series with the relay R a variable resistor Rv of a nature such that its ohmic value increases appreciably when the supply voltage, that is to say the voltage between the rails 1 and 2, decreases, while at the other end of the block, a fixed resistance Rf of an appropriate value is preferably placed in series with the source B.
Under these conditions, when block 1-2 is shunted by axle V, the following two phenomena are observed: - On the one hand, the increase in current supplied to the track circuit by source B, consecutively at the appearance of the axle V, has the effect of increasing the voltage drop in the resistor Rf and consequently of reducing the potential difference which appears between the rails 1 and 2.
- On the other hand, the decrease in this potential difference produces a significant increase in the variable resistance Rv, due to the special characteristic of this resistance.
The result is that the current i flowing through the track relay R decreases in a much greater proportion than in a usual track circuit, so that the relay R drops its armature, even if the "shunt" is very. imperfect.
Since resistor Rv may possibly be exposed to surges, waves with a steep edge or to other effects liable to short-circuit it in any way, or else to accidentally reduce its value, means are provided to prevent the relay R from remaining attracted in such a case.
The simplest solution would consist in putting in the place designated by P a protection device such as a fuse. If such a solution is considered insufficiently safe, the fuse can be replaced, for example.
EMI2.1
by an overcurrent relay D. shown on fig.2.
This relay is designed to leave its contact closed as long as the current i remains below a certain normal value. In the event of a failure of resistor Rv manifested by its complete or partial short-circuit, this current i increases abnormally, relay D attracts its armature A and cuts the circuit of relay R which falls and gives the stop signal . It should be noted that the relay D is then maintained in the high position by means of its upper contact, or in any other suitable manner; it may also include: a
EMI2.2
ma.'S-se, sufficient, 'or0 other .. means' known to render it insensitive to short-term sureties.
<Desc / Clms Page number 3>
On figure 3 which represents a track relay R supplied with alternating current, we see the usual isolating transformers of the section Tl and T2 as well as the alternating current source S which supplies the primary t2 of the transformer T2 and the coil local 12 of track relay R. At the other end of the block, the secondary il of transformer T1 supplies the active coil of the same relay.
As in fig. 2, a fixed resistor Rf is inserted in series with the source S and a variable resistor Rv is placed in series with the relay R.
The operation of these two resistors is similar to that described with reference to fig. 1
To achieve the safety of this track circuit, we can use the same means as in the examples shown in figs 1 and 2, but we can also use the special properties of AC relays to obtain this protection. without any additional equipment.
For example, the relay R can be arranged in such a way that the phase angle between the currents flowing in the coils c and b has its optimum value, as long as the variable resistor Rv is in circuit. If, under these conditions, this resistor Rv is short-circuited by any accident, the current i which circulates in the coil ± becomes more inductive; its phase shift changes, and the relay R can be arranged in such a way that the torque of the relay decreases appreciably following this change, so that the relay R opens despite the increase in current.
An example of this kind is shown in fig. 4 The secondary t1 of transformer T1 is provided with a center tap for supplying the coil e of the track relay R according to a well known phase shifter scheme; in this diagram, coil c constitutes the bridge of a circuit whose lower branches are formed by a variable resistor Rv and by a fixed impedance x.
Coil b of relay R is supplied by source S as before; the fixed resistor Rf is inserted in the supply circuit as in fig. 3
If the impedances of Rv and of x have appropriate values, the coil. ± is traversed by a current i which is substantially in quadrature with respect to the current 1 of the coil b and the torque of the relay presents its maximum value. .
When the voltage across tl decreases, the value of Rv increases; it follows that, not only the current i decreases as in the realization according to figo 3 but also that the phase angle of the current i is no longer
EMI3.1
of 0, cl9 of. sortsnqùe .-. cl> uple ': dü'r.éiais:;' dimi: rlue: éga, len; .eht'o. '; llt.
It can therefore be seen that in this case, the drop in relay R is facilitated by three factors: drop in voltage between rails 1 and 2 due to the fixed resistor Rf; increased drop in current i due to the increase in the variable resistance Rv, and finally drop in the torque of the relay R due to the variation in the phase shift angle of the current I The sensitivity of the relay R with respect to the shunt is thus increased in a high proportion.
On the other hand, if the variable resistor is accidentally short-circuited, the bridge according to Fig 4 is unbalanced, the phase angle of the current i varies appreciably in the opposite direction, and the torque of the relay R drops to a value very low, so that this relay also trips.
It should be noted that the operation of the track circuits conforming to figs .3 and 4 is not very sensitive to the frequency variations of the source S, as well as to the saturation effects of transformers T1 and T2.
Regarding the nature of the variable resistors Rv, they can be for example of the two following types: - On the one hand, we can use the well-known semiconductor substances which realize., As we know, the law i = const eve where i is the current flowing through the variable resistor, e the voltage at its
<Desc / Clms Page number 4>
bounds and v an exponent generally greater than two. The variation of i as a function of e, which is extremely fast, is shown in fig. 5 plotted at double logarithmic scale.
It can be seen that if the value of the voltage e falls to 50% when passing from E1 to E2, the current i drops much more sharply, for example by falling to 15%.
- On the other hand, it is possible to use the particular properties of dry copper oxide rectifiers which have, as is known, under certain conditions a very variable resistance as a function of the voltage applied to an element. When this voltage is low, of the order of one volt and below, these rectifiers have a characteristic shown in fig. 6 It can be seen that a small decrease in the voltage e produces a very strong increase in the resistance Rv.
In the case of direct current track circuits according to figo 1, of which the voltage which supplies the relay R is of the order of a few volts, it will be preferable to constitute the resistor Rv by a few rectifying elements of this kind put in series, while in the case of alternating current track circuits with higher voltages, it will be preferable to use the variable resistors having the characteristics of pin 5.
In the case of fig. 3 and 4, the fixed resistance Rf can be replaced by an appropriate impedance, or the transformer T2 can have a sufficiently falling characteristic allowing the resistance Rf to be eliminated.