<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention concerne un dispositif de pesée de véhicule et plus particulièrement un dispositif de ce genre susceptible d'être utili- sé, bien que n'étant pas limité à cette application, pour commander la force de freinage appliquée par un ralentisseur automatique de wagon aux roues d'un wgon de chemin de fer dans une gare de triage.
Dans les gares de triage, il est d'un usage courant de pousser les wagons sur le sommet d'une butte pour leur donner ensuite une accélération, . et de limiter la vitesse de ces wagons, quand ils roulent vers les différentes voies de triage, au moyen de ralentisseurs comportant des barres de freinage qui viennent frotter sur les faces latérales des roues. La valeur de la force de freinage qu'il est nécessaire d'appliquer aux wagons varie généralement en raison directe de leur poids, et il est par conséquent désirable de réaliser un moyen approprié pour peser automatiquement les wagons et pour convertir les poids ainsi obtenus en commandes électriques qui peuvent être utilisées pour commander automatiquement, en fonction du poids du wagon à freiner, la force de freinage exercée par les ralentisseurs.
Dans le but de commander la force de freinage, on peut classer les wagons en plusieurs groupes d'après leurs poids. On les divise généralement en trois groupes qûi sont': le grôupe des wagons légers, celui des wagons mo- yens et celui des wagons lourds. L'un des buts de la présente invention est de déterminer la classe d'un wagon, au point de vue poids, immédiatement avant qu'il entre dans un ralentisseur, de manière à disposer d'une donnée de base pour commander la force de freinage à appliquer.
On décrira et on expliquera l'invention en considérant son appli- cation normale à la commande d'un ralentisseur de wagon dans une gare de tri- age. Il est évident cependant que le dispositif de commande conforme à la présente invention peut être facilement utilisé pour toute application à une voie quelconque, où une force de freinage est appliquée à un véhicule à par- tir d'une source d'énergie extérieure au véhicule. On peut citer comme exemple d'une telle application les wagonnets d'un parc d'attractions.
Pour qu'un dispositif de commande du type défini par l'invention soit efficace, il faut qu'il soit capable de fonctionner avec un certain de- gré de précision et de sûreté dans des conditions extérieures variables. Quand le dispositif est électrique, comme c'est le cas dans la présente invention, les plus grands ennemis de la précision et de la sensibilité sont les varia- tions du voltage alimentant le dispositif et de la température.
La tempéra- ture ambiante en particulier crée des difficultés, si l'on considère que la température de l'air, à l'endroit où se trouvent les éléments de commande, peut varier depuis une valeur inférieure à zéro jusqu'à des valeurs pouvant atteindre 32 ou même 38 C. En réalité, la température à l'endroit d'une ins- tallation particulière peut varier facilementde 4 à 10 pendant la même journée.
Pour-éliminer les défauts provenant ae ces facteurs, la présente invention utilise deux circuits sensiblement identiques et maintenus en équi- libre l'un par rapport à l'autre, l'un de ces circuits comportant des éléments pour apprécier lepoids et répondre à celui-ci en vue de détruire l'équilibre entre les circuits et de provoquer le fonctionnement de la commande. On com- prend qu'avec un tel dispositif, les variations de la température ou du. volta- ge fourni à la commande affectent à peu près au même degré les deux circuits.
Ceux-ci sont connectés en opposition l'un par rapport à l'autre de manière que des impulsions ou voltages dus à certains facteurs, tels que des changements de température ou de voltage, soient effectivement supprimés, Par conséquent, quand aucun véhicule n agit sur l'élément sensible au poids, la commande reste en équilibre malgré les changements de température ou de voltage. En éliminant les défauts indiqués plus haut, on donne à ces commandes une plus grande por- tée d'application et on les rend plus souples et plus sures.
<Desc/Clms Page number 2>
L'invention 2 pour but de réaliser un dispositif détecteur du poids,qui permette de commander .une force de freinage servant à faire ra- Lentir un vénicule en mouvement au. moyen d'un dispositif de freinage associé à la voie sur laquele se déplace le véhicule.
L'invention se propose également de réaliser un dispositif permet- tant de commander le choix d'une force de freinage en fonction du poids du véhicule à freiner.
Elle vise également à réaliser un dispositif détecteur du poids pour commander la. force de freinage appliquée par un ralentisseur à un wagon de chemin de fer.
L'invention a aussi pour objet une commande électrique destinée à choisir la force de freinage à appliquer à un véhicule en mouvement en fonc- tion du poids de ce véhicule, les éléments de cette commande étant construits et disposés de manière à compenser les changements survenant dans le voltage d'alimentation du dispositif et/ou dans la température ambiante.
L'invention utilise une section de voie sensible au poids du véhi- cale pour faire varier l'entrefer dans un élément inductif compris dans la commande, dans le but de choisir la force de freinage à appliquer au véhicu- le.
Conformément à l'invention, la commande d'un ralentisseur de wagon est actionnée à partir d'une source de courant alternatif et un dispositif de réglage est utilisé pour régler la commande.
Tous ces buts de l'invention, ainsi que d'autres buts, et les avan- tages qui en découlent, apparaîtront dans la description qui va suivre. Au cours de cette description, on se référera au dessin annexé, sur lequel : la figure 1 est une représentation schématique d'un mode de réalisa- tion de l'invention ; la figure 2 représente la disposition de l'enroulement inductif par rapport aux rails ; la figure 3 est une coupe faite suivant la ligne III-III de la fi- gure 2.
Le dispositif de commande conforme à l'invention et considéré sous sa forme préférée comprend généralement une série de relais différentiels ; chacun de ces relais comporte un premier enroulement connecté en parallèle à une source de voltage et un deuxième enroulement connecté en sens inverse à la même source de voltage par l'intermédiaire d'un circuit dans lequel se trou- ve une bobine d'inductance enroulée sur un noyau de fer.
En un certain point se trouvant en avant de l'emplacement d'un ra- lentisseur de wagon, l'âme du rail est supprimée sur une courte section de voie, de manière à créer un rail détecteur et la bobine d'inductance est dis- posée dans l'espace ainsi formé entre le champignon du rail et son patin. La bobine est dimensionnée de telle manière que, quand l'une de ses extrémités est en contact avec le patin du rail, il y a un entrefer entre son autre ex- trémité et le champignon du rail, Cet entrefer est intercalé dans un circuit magnétique comprenant le noyau de fer, le patin du rail, l'âme du rail, le champignon du rail et l'entrefer, comme le montrent les lignes pointillées de la figure 2.
On comprend facilement que, quand des wagons passent sur la partie non supportée du champignon du rail, se trouvant au-dessus du noyau en fer, le champignon fléchit et ferme partiellement l'entrefer. L'amplitude du fléchis- sement du rail varie en fonction du poids du wagon et il en résulte que la lar- geur de l'entrefer diminue d'une valeur correspondante.
<Desc/Clms Page number 3>
L'inductance ou la résistance de la bobine, ou ces deux caractéristiques à la fois, augmentent par conséquent et le voltage appliqué dans les relais dif- férentiels aux enroulements qui se trouvent en série avec la bobine est di- minué d'une manière correspondante ; quand sa diminution est d'une valeur suffisante, le courant traversant les autres enroulements des relais produit l'excitation de ceux-ci. Les relais sont calibrés de manière à fonctionner pour des voltages différentiels différents, correspondant à un fléchissement du rail produit par des wagons de poids différents. On peut utiliser par ex- emple, comme on le voit sur le dessin, trois relais calibrés chacun au moyen d'une résistance variable en série de manière à fonctionner respectivement en réponse au passage d'un wagon léger, d'un wagon moyen ou d'un wagon lourd.
Pour réaliser la compensation des variations dans le voltage d'ali-
Tentation et dans les conditions ambiantes du dispositif de commande, celui- ci est divisé en deux circuits sensiblement similaires, comme on l'a déjà in- diqu3. L'un de ces circuits peut être considéré comme constituant le circuit de référence ; il comprend un redresseur du type à oxyde, de préférence à oxy- de de cuivre, qui est connecté à une source de courant alternatif ; un pre- mier enroulement de chacun des relais de la commande est connecté en dériva- tion sur la. sortie de ce redresseur et en parallèle par rapport aux enroule- ments correspondants des autres relais. On utilise aussi pour chaque enroule- ment une résistance de calibrage connectée en série avec celui-ci et en déri- vation sur la sortie du redresseur.
L'autre circuit comprend un redresseur sensiblement identique au premier redresseur mentionné plus haut ; ce deuxiè- me redresseur est connecté à la même source de courant alternatif, en série avec une bobine d'inductance, et les autres enroulements des relais sont con- nectés en parallèle les uns par rapport aux autres à la sortie de ce deuxiè- me redresseur. La bobine d'inductance constitue une partie de l'élément sensi- ble au poids faisant partie de la commande. Les deux redresseurs sont alimen- tés par la même source de voltage de manière que les variations du voltage d'alimentatio n les affectent tous les deux de la même manière dans toutes les conditions.
De plus, l'emploi de redresseurs du type à oxyde de cuivre com- pense, au moins partiellement, la déviation due à des chutes de voltage se produisant sur chacun des éléments du circuit par suite des variations de la température ambiante des éléments. La résistance du redresseur diminue quand la température s'élève, tandis que la résistance des autres éléments du cir- cuit augmente en même temps que la température. Le courant a donc tendance à rester sensiblement constant à travers les enroulements des relais, pour les réglages prescrits des résistances de calibrage et de l'entrefer de la bobine d'inductance, même si la température varie.
L'aptitude du dispositif à compenser les variations de température est encore augmentée en choisissant la bobine d'inductance et les résistances variables de calibrage, de manière qu'elles présentent sensiblement la même impédance dans les conditions d'équilibre. Autrement dit, quand aucun véhicu- le ne se trouve dans la zone de voie sensible à la présence d'un véhicule et quand le dispositif est calibré pour détecter et indiquer correctement les véhicules légers, les véhicules moyens et les véhicules lourds,
la résistance ou impédance effective de la bobine d'inductance est à peu près égale à l'im- pédance effective des résistances variables de calibrage et une variation don- née de la température ambiante près du dispositif de commande produit des changements sensiblement égaux dans l'impédance de la bobine d'inductance et dans celle des résistances de calibrage.
Si l'on considère maintenant plus particulièrement la figure 2, on voit que le nombre de référence 37 désigne un rail comportant un champignon 26, une âme 27 et un patin 28. Une partie de l'âme du rail a été enlevée pour ré- alisèr une ouverture 29, dans laquelle est monté un enroulement inductif 11 comportant un noyau en fer doux 30. La partie non supportée du champignon peut
<Desc/Clms Page number 4>
être appelée : @rail détecteur". L'enroulement est disposé dans l'ouverture
29 de manière que l'extrémité 31 du noyau en fer soit en contact avec le patin du rail, et le noyau est dimensionné de manière que son autre extrémi- té 33 se trouve à une certaire distance du. champignon et réalise ainsi un entrefer 32.
Comme on le voit schématiquement sur la figure 1, la bobine d'induc- tance 11 est disposée en série avec un recresseur 12 d'onde entière, dont les bornes d'entrée sont connectées à une source de courant alternatif. La sortie du redresseur alimente les bobines 14, 16 et 18 appartenant respecti= vement aux relais différentiels 34, 35 et 36, qui sont connectés en parallè- le les ..uns: par rapport aux autres. Les bobines 14, 16 ét 18 sont connectées de manière à s'opposer à l'attraction des contacts 23,24 et 25 des relais par les enroulements 15, 17 et 19 de ceux-ci.
Les bobines 15,17 et 19 sont connectées, en parallèle les unes par rapport aux autres, en dérivation sur la sortie d'un redresseur d'onde entière 13, qui est alimenté en courant par la même source de courant alternatif que le redresseur 12. Si les deux redresseurs 12 et 13 ont des caractéristiques similaires, on voit que le vol- tage appliqué aux enroulements 15,17 et 19 dépasse le voltage appliqué aux enroulements opposés 14, 16 et 18, d'une valeur égale à la chute de voltage à travers la bobine d'inductance 11. Des résistances variables 20,21 et 22 sont intercalées en série avec les enroulements'correspondants 15, 17 et 19' des relais et sont destinées à un double but.
D'abord, ces résistances sont choisies de manière que leur impédance effective soit égale approximativement, comme on l'a expliqué précédemment, à l'impédance effective de la bobine d'inductance 11 ; il en résulte que le changement d'impédance produit dans la bobine 11 par les variations de la température ambiante est sensiblement an- nulé par des changements égaux se produisant dans l'impédance effective des résistances 20,21 et 22. Ainsi, les variations de la température ambiante ne troublent pas l'équilibre entre les deux circuits. D'autre part, ces ré- sistances servent également-à calibrer les relais de manière qu'un seul relais fonctionne au passage d'un wagon léger, qu'un autre relais en fonctionne qu'au passage d'un wagon de poids au moins moyen, et que le troisième relais ne fonc- tionne qu'au passage d'un wagon lourd.
Les relais, les résistances variables et la bobine d'inductance sont choisis de manière que, la voie étant inoccupée, il y ait un voltage différentiel insuffisant pour faire fonctionner les relais 34, 35 ou 36 et pour attirer leurs contacts. Au contraire, si une roue de wa- gon passe sur le rail détecteur, le champignon du rail fléchit vers l'extrémi- té 33 du noyau 30 et diminue :Par conséquent l'entrefer 32 en augmentant l'im- pédance de la bobine 11. Le fléchissement du rail est proportionnel au poids du wagon, et puisque l'impédance de la bobine varie proportionnellement à la diminution de l'entrefer, le changement de cette impédance est également pro- portionnel au poids du wagon.
Une augmentation de l'impédance ou inductance de la bobine 11 produit une diminution proportionnée du voltage appliqué aux en- roulements 14, 16 et 18, de sorte que la différence entre le courant passant dans ces enroulements et le courant passant dans les enroulements 15, 17 et 19 devient suffisante pour exciter un ou plusieurs relais.
Le calibrage des relais, en vue de permettre au dispositif de dis- tinguer les wagons légers, les wagons moyens et les wagons lourds et de com- mander correctement un ralentisseur de wagon, est réalisé, comme on l'a indi- qué plus haut, en réglant les résistances variables 20, 21 et 22 qui sont dis- posées en série avec les bobines correspondantes 15,17 et 19.
On règle ces résistances pour commander le courant passant dans les enroulements 15,17 et 19, de manière que le fonctionnement des relais correspondants 34,35 et 36 se produise pour des valeurs différentes de.l'impédance de la bobine 11. On peut régler par exemple la résistance 20 de manière que le relais 34 fonction- ne quand la bobine 11 limite la sortie du redresseur 12 au voltage résultant du passage d'un wagon léger sur le rail détecteur ;
on peut régler la résistan-
<Desc/Clms Page number 5>
ce 21 de-2- manière que le relais 35 fonctionne quand le rail détecteur est dé- formé par un wagon de poids moyen, et enfin on peut régler la résistance 22 @e maniere que @e relais 36 ne fonctionne que dans le cas ou l'entrefer 32 d'@inus d'une valeur égale au fléchissement du champignon non supporté du rail sous le poids d'un wagon lourd.
Les relais peuvent commander l'application d'une force de freina- ge, soit séparément, soit en combinaison les uns avec les autres, et la com- mande de la force de freinage peut être effectuée directement par l'intermé- diaire des relais ou par une action manuelle basée sur des indicateurs com- mandés par les relais.
Par exemple, le relais 36 peut commander, par l'inter- médiaire de son contact 25, l'application d'une force de freinage considéra- ble, soit directement, soit en excitant d'autres circuits de commande ; une autre solution consiste à appliquer la force de freinage des wagons lourds en utilisant le fonctionnement des relais 34 et 35 aussi bien que du relais 36 ; les relais peuvent aussi commander des lampes ou d'autres indicateurs observés par un opérateur, qui actionne ensuite une commande manuelle pour produire la force de freinage appropriée.
Il est facile de modifier le dispositif pour que les relais 34, 35 et 36 soient normalement excités avec leurs contacts fermés. Dans ce cas, le flux produit par le courant passant dans les enroulements 14, 16 et 18 doit l'emporter et maintenir fermés les contacts. Quand l'entrefer 32 diminue de largeur, par suite du fléchissement du rail détecteur sous 1'action du passa- ge d'un wagon, l'impédance de la bobine d'inductance 11 est augmentée, limi- te le courant traversant les enroulements 14, 16 et 18 et réduit le flux pro- duit par ces enroulements. Les relais perdent leur excitation en fonction du poids du wagon et du calibrage des résistances 20,21 et 22.
Quand le dispositif est calibré correctement et quand le rail détec- teur n'est pas occupé, l'état de la commande, sous sa forme préférée, est le suivant : un courant limité par les résistances 20, 21 et 22 passe dans les en- roulements 15,17 et 19 des relais et produit un flux tendant à exciter respec- tivement les relais 34, 35 et 36 ; un courant limité par la bobine d'inductan- ce 11 passe dans les enroulements 14, 16 et 18, en produisant un flux et en s'opposant ainsi à l'excitation des relais ; le flux différentiel est insuffi- sant pour exciter les relais de sorte que les contacts de ceux-ci restent ou- verts.
La résistance 20 est réglée de manière à limiter le courant traversant l'enroulement 15 à une valeur suffisante pour exciter le relais 34, quand le courant traversant l'enroulement 14 diminue jusqu'à la valeur correspondant à l'augmentation d'impédance de la bobine 11 résultant du passage d'un wagon lé- ger sur le rail détecteur, De même, les résistances 21 et 22 sont réglées pour limiter respectivement le courant à travers les enroulements 17 et 19, de ma- nière que les relais 35 et 36 s'excitent quand l'impédance de la bobine 11 aug- mente d'une valeur indiquant le passage d'un wagon moyen ou d'un wagon lourd.
La bobine d'inductance 11, en série avec le redresseur 12, diminue le voltage de sortie de ce redresseur jusqu'à une valeur inférieure au voltage de sortie du redresseur 13. Cependant, cette réduction est insuffisante, quand le rail détecteur est inoccupé, pour limiter le courant traversant les enroulements 14, 16 et 18 à une valeur permettant à l'un des relais 34, 35 ou 36, d'être excité par le courant passant dans les bobines 15,17 et 19.
On va supposer maintenant qu'un wagon, de poids moyen par exemple, passe sur le rail détecteur. Le poids du wagon fait fléchir le rail vers l'extrémité 33 du noyau 30 et ferme ainsi partiellement l'entrefer 32. Quand ceci se produit, les caractéristiques électriques de la bobine 11 sont chan- gées et son impédance dans le circuit augmente en produisant une nouvelle ré- duction du voltage de sortie du redresseur 12. Un courant plus faible traverse alors les bobines 14, 16 et 18, et cette réduction de courant est suffisante,
<Desc/Clms Page number 6>
conformément au calibrage des résistances 20,21 et 22, pour permettre au courant traversant l'enroulement 17 du relais 35 d'exciter celui-ci.
Le cou- rant différentiel passant dans l'enroulement 15 durelais 34 dépasse également la valeur nécessaire pour exciter ce relais, mais le changement de courant est insuffisant pour exciter le relais 36. Le contact 24 du relais 35 se fer- me et peut être utilisé pour actionner un indicateur ou pour commander direc- tement la force de freinage à appliquer par un ralentisseur automatique vers lequel roule le wagon. Quand chaque roue du wagon quitte le rail détecteur, celui-ci revient :1 sa position normale en augmentant la largeur de l'entre- fer 32, l'impédance de la bobine 11 diminue et le courant différentiel tra- versant l'enroulement 17 du relais 35 et l'enroulement 15 du relais 34 est insuffisant pour maintenir ces relais en position d'excitation.
Le disposi- tif revient alors dans les conditions existant quand le rail détecteur est inoccupé et quand la dernière roue d'un wagon particulier franchit le dis- positif, celui-ci est prêt à recevoir le véhicule suivant.
Dans une application caractéristique de l'invention, avec un voltage d'excitation à 60 cycles appliqué à la commande et avec un entrefer initial de 0, 25 mm, on a effectué des mesures pour déterminer la nature des varia- tions produites dars les caractéristiques de la bobine par une diminution de l'entrefer. On a.
constaté que, quand l'entrefer diminue de 0,25 mm jusqu'à 0, l'impédance de la bobine augmente de 62 %, tandis que sa résistance effecti- ve augmente de 173 %. L'amplitude de la variation de la résistance effective est due probablement au fait que le rail, qui constitue une partie du circuit de flux magnétique de la bobine, introduit, en raison de sa structure non feuilletée, des courants de Foucault importants et des pertes c@sidérables par hystérésis, qui se traduisent sans doute par une augmentation de la résis- tance de la bobine.
Bien qu'on ait représenté et décrit ici un seul mode de réalisation de l'invention, il est bien entendu qu'on peut apporter à celui-ci des modi- fications variées sans s'éloigner pour cela de l'esprit de l'invention et sans sortir de son dômaîne.
REVENDICATIONS.