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"Procédé pour déterminer les positions et maintenir des intervalles entre des véhicules sur rails".
La présente invention concerne un procédé pour déterminer les positions et maintenir des intervalles entre des véhicules sur rails, qui sont équipés de dispositifs émetteur et récepteur iden- tiques, et sont r-liés sans fil à un système de lignes parallèle à la v@ie, et comportant à l'une au moins de ses extrémités des dispositifs émetteur et récepteur .
Dans l'exploitation des installations de transport sur rails, couvrant des distances relativement grandes, il se pose souvent le problème de déterminer et'de contrôler la répartition et le mouvement des véhicules présents en nombre quelconque sur la voie, Par véhicule, il faut entendre pour la suite aussi bien des récipients de transport indépendants, que des groupes réunis en un train continu, L'un des aspects importants de ce'problème réside dans le contrôle du rapprochement des véhicules les uns des autres ou bien de certains points fixes, ainsi que dans le maintien entre eux d'intervalles prédéterminés. Ceci est nécessaire en particulier lorsque la distance d'arrêt des véhicules dépasse la distance de vision directe des conducteurs, ou bien lorsque l'on utilise des véhicules sans conducteurs.
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Le procédé le plus utilisé jusqu'à présent pour maintenir un intervalle entre des véhicules sur rails consiste à subdiviser la voie en sections, qui sont séparées les unes des autres par des signaux, et dans chacune desquelles un véhicule ne doit pénétrer que lorsque le véhicule précédent en est complètement sorti. Les intervalles minima entre les véhicules qui sont possibles avec ce système sont généralement très supérieurs à ce qui est nécessaire du point de vue de leur conduite et de leur freinage ; en résulte que les véhicules se suivent à des intervalles de temps corrélati- vement grands.
On ne peut obtenir des intervalles de temps plus courts entre les véhicules qu'en plaçant les distances qui doivent être observées entre eux sous la dépendance de leurs distances d'arrêt propres, donc de leurs vitesses propres, Une condition préalable pour cela est de déterminer l'intervalle réel entre deux véhicules successifs.
On connatt de nombreux procédés pour déterminer les inter- valles entre les véhicules, directement à partir des véhicules ou bien'de points fixes. Il a par exemple été déjà. proposé de mesurer à partir du véhicule la résistance en oourant continu ou en courant alternatif de la section, comprise entre ledit véhicule et le suivant de la voie ou d'un système de conducteurs parallèle à celle-ci, et d'utiliser cette mesure pour caractériser l'intervalle. Les incon- 'vénients de ces procédés résident d'une part dans la difficulté de délimiter électriquement ces intervalles à partir des véhicules, et d'autre part dans le fait que les propriétés électriques de la voie ou des conducteurs peuvent varier entre certaines limites.
D'autres procédés connus utilisent pour mesurer la distance le temps 'de propagation d'impulsions, qui sont émises par exemple sur le système de conducteurs formé par la ligne de contact et par la voie, et qui sont refléchiea sur les véhicules ou bien sur des points fixes de la voie. Ces procédés ne conviennent pratiquement, par suite du principe de la mesure, que pour mesurer les distances à des véhicules ou des points de la voie voisins; d'autre part, ils ne conviennent que pour des voies électrifiées.
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D'autres procèdes connus utilisent la mesure du temps -le propagation d'ondes acoustiques ou électriques, qui sont émises par le train suivant, et réfléchies par le train précédent, sui- vant le principe du sondage acoustique. Non seulement ces procé- dés néoessitent des moyens techniques relativement importants, mais ils présentent en outre l'inconvénient d'offrir une portée limitée du fait de la propagation rectilligne des ondes, et de ne pas pou- voir être utilisés dans les tunnels,
Il est également connu de déterminer les intervalles 4 partir d'informations de position, que les véhicules déclenchent indirectement, en actionnant des appareils de voie.
C'est ainsi par exemple qu'il a déjà été proposé de subdiviser la voie en de nombreuses petites sections, qui sont reliées par exemple à un central, par des câbles, directement, ou bien à l'aide de fré- quences porteuses, et qui, lorsqu'elles sont appelées, délivrent un signal de disponibilité ou d'occupation. Même si ces procédés permettent d'épargner des dispositifs auxiliaires sur les véhicules les moyens qui dont nécessaires à la réalisation des appareils de voie pour permettre une détermination suffisamment précise des po- sitions et des vitesses, sont relativement importants.
Selon d'autres procédés connus, la voie est munie de points de repère identiques ou différents, dont le nombre et/ou la nature sont captés par chaque véhicule et signalés à un central, en même temps qu'est éventuellement indiquée la vitesse propre. Il faut pour cela un nombre de canaux d'informations proportionnel au nombre total de trains pr sents, ou bien un dispositif auxiliaire, qui, à l'origine de la voie, attribue l'un des canaux à chaque véhicule qui y pénètre, dans un ordre de succession périodique, chaque voie ne devant comporter qu'un nombre de canaux égal à celui des véhicules qui peuvent être trouvés simultanément sur elle. L'inconvénient de ce procédé réside essentiellement dans les moyens importants qu'il exige, et dans les difficultés techniques que présente sa mise en oeuvre.
On connaît un autre procédé, suivant lequel les véhicules modifient les propriétés électriques de leurs appareils (par exemple les fréquences de leurs récepteurs et de leurs émetteurs), en
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fonction de leur distance à l'origine de la voie, de façon que les positions résultent des valeurs des fréquences, et les intervalles, des différences entre ces fréquences. Ce procédé présente l'impor- tant inconvénient de donner lieu à des erreurs dans les indications de position, qui augmentent en même temps que la distance à l'ori- gine de la voie, et qui sont imputables aux tolérances sur le dia- mètre des roues, à partir desquelles les fréquences sont modifiées.
Avec tous les procédés mentionnés, l'information trans- mise par chaque véhicule doit toujours comporter une indication re- lative au moins à sa. position,
Un autre procédé connu utilise un système de communication multiplex à division du temps tel que les véhicules répondent par des informations à des impulsions d'horloge émises par un central, avec des retards différents. Ces différents retards sont caractéris- tiques des émetteurs des véhicules, et servent à identifier ceux-ci.
Les éloignements des véhicules sont déterminés dans ce cas à partir du temps de propagation supplémentaire des informations jusqu'au récepteur du central, Les tolérances sur les retards des réponses se traduisent donc directement par des erreurs dans la mesure des éloignements. D'autre part, le nombre des véhicules qui peuvent être pris en charge est limité par celui des degrés de retardement possibles.
La présente invention permet de pallier les inconvénients mentionnés des procédés antérieurement connus, et de déterminer la position ainsi que de maintenir des intervalles de sécurité entre des véhicules sur rails, en utilisant les moyens les moins étendus possibles, tout en obtenant cependant une précision suf- fisante pour tous les cas d'application. Le procédé suivant l'in- vention repose sur le fait que l'appel en vue de l'émission d'im- pulsions d'information, qui correspond à l'impulsion d'horloge men- tionnée, peut parvenir successivement aux différents véhicules grâce au fait qu'on lui fai parcourir la voie avec une vitesse prédéter- minée, qui peut être choisie librement.
Si l'on représente les impulsions d'information qui arrivent dans un central sur une échelle temporelle, proportionnelle au temps de propagation du signal d'appel sur la voie, on obtient une image fidèle de l'occupation de
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de celle-ci, et du déroulement de l'exploitation. Il est ainsi pos- sible de contrôler et d'agir, par l'intermédiaire de canaux de communication communs, sur la répartition et le mouvement d'un nombre quelconque de véhicules, limité seulement par la longueur de la voie.
Le procédé suivant l'invention est du type indiqué initialement, et il est caractérisé par le fait qu'il consiste à faire réclamer à tous les véhicules l'émission d'impulsions d'in- formation, suivant leur ordre de succession sur la voie, par un signal d'appel parcourant périodiquement le système de lignes pa- rallèle à la voie, les postions temporelles desdites impulsions d'information pendant le temps de parcours dudit signal d'appel, in- diquant les positions des véhicules, et par suite leurs intervalles,
Suivant un mode d'exécution du procédé selon l'invention, on utilise comme signal d'appel une certaine valeur, prise une fois seulement le long de la voie par le champ magnétique résultant d'au moins deux courante alternatifs traversant le système de lignes.
Si l'on modifie les courants alternatifs qui traversent le système de lignes, ou bien leurs modulations, en faisant varier leurs phases, le point où le champ résultant présente la valeur choisie comme signal d'appel se déplace le long de la voie dans un sens qui peut être choisi, et avec une vitesse quelconque. En fai- sant varier périodiquement les courants alternatifs ou leurs modu- lations, on peut déplacer périodiquement le signal d'appel sur la voie, de façon que les'véhicules soient sollicités les uns après les autres d'émettre leurs impulsions d'information. Les positions temporelles de ces impulsions d'information pendant le temps de parcours correspondent à la répartition spatiale des véhicules sur la voie. L'intervalle de temps entre deux impulsions d'information constitue donc une mesure de l'intervalle entre les véhicules qui les ont émises.
Lorsque, au passage du signal d'appel, reçu par les véhicules au moyen de dispositifs connus, les dits véhicules sont sollicitas d'émettre une impulsion d'information sur le système
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de lignes, ils peuvent être également maintenus prêts pendant un temps ultérieur fixé, pour recevoir une fréquence de commande commune. De cette façon, les véhicules peuvent être non seule- ment sollicités, les uns à la suite des autres, d'émettre des impulsions d'information, mais ils peuvent l'être également de recevoir sélectivement des ordres, pouvant modifier leur marche de manière à maintenir les intervalles de sécurité.
Il est alors indifférent que ce soit chaque véhicule lui-même qui détermine l'intervalle de temps entre l'impulsion d'information émise par le véhicule précédent et son appel propre, pour servir de mesure de sa distance audit véhicule précédent, ou bien que ce soit un ap- pareil de voie central qui exploite l'intervalle de temps entre les impulsions d'information émises par les véhicules pour maintenir entre eux les intervalles de sécurité.
Les signaux d'appel effectuant des parcours périodiques, les vitesses des véhicules résultent des changements de position desdits véhicules. Les changements de position peuvent être dé- terminés simplement en enregistrant au moins l'avant-dernière in- formation de position de chaque véhicule, et en la'comparant avec la dernière information correspondante.
De cette façon, on.peut non seulement prescrire des dis- tances minima fixes entre les véhicules, en prescrivant des inter- valles de temps minima fixes, mais aussi prescrire des intervalles de temps ou des distances minima, qui soient fonction des vitesses.
Les positions indiquées par les impulsions d'information émises par les véhicules sont enregistrées, de préférence de manière centrale, puis lues à nouveau lorsque le signal d'appel passe en ces positions, au cours de sa période de propagation suivante.
Si la.mémoire renferme au moins deux pistes correspondant à la voie suivant une certaine échelle, ainsi que des organes de lecture associés, les impulsions d'information des deux derniers parcours de la voie par le signal d'appel peuvent être conservées et lues, de manière à déterminer les vitesses, ainsi éventuellement que les accélérations des véhicules à partir des temps enregistrés, proportionnels aux changements de position, ainsi que des différences entre ces temps.
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Les eléments connus de la technique du calcul electrique permettent de calculer pour chaque véhicule, par exemple à partir des *temps correspondants aux vitesses et des temps correspondants aux distances, un ordre de marche qui est destiné à maintenir l'intervalle de sécurité, et qui est transmis pendant l'intervalle de temps qui suit l'impulsion d'information.
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé le procédé suivant l'invention et plusieurs formes de réalisation de dispositifs pour le mettre en oeuvre.
La figure 1 représente une forme possible d'un signal d'appel se propageant sur un système de lignes le long d'une sec- tion de voie à contrôler. pour produire ce signal d'appel, on peut utiliser, comme illustré sur la figure 2, deux lignes bifi- laires de longueur L, qui sont posées le long de la section de voie, et qui sont fermées par des imp@@ances RZ, adaptées à leur impédance caractéristiques Z. Un appareil de voie envoie dans ces lignes bifilaires, à travers des amplificateurs Vl et V2 respec- tivement, deux courants alternatifs J de sens contraire, dont la phase de l'un,1, est modifiée en permanence par un déphaseur P, par exemple un goniomètre.
La fréquence des courants J est choisie de façon que la longueur de la section de voie à contrôler cor- responde au plus à une demi-longueur d'onde, c'est-à-dire que : L # 2/2.
Les véhicules détectent, par leurs dispositifs récepteurs, les champs des deux lignes, en commun, c'est-à-dire le champ ré- sultant, ou bien séparément, et ils exploitent l'amplitude ou le déphasage des courants alternatifs, ou encore leurs modulations, pour identifier le signal d'appel. Dans le cas où c'est le champ résultant qui est exploité, et dont les variations le long du système de lignes, de longueur L = 2/2, sont représentées sur la figure 1, le minimum du champ conviendrait par exemple comme signal d'appel. On a représenté en pointillé sur la même figure les varia- tions du champ le long du système de lignes à un instant ultérieur.
D'autre part, comme illustré sur la figure 3, on peut alimenter les deux lignes bifilaires d'un système de ligne à partir
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du même coté, si ces lignes présentent des impédances caractéristiques Zl et Z2, et des déphasages caractéristiques@ 1 et,8 2 différents.
On a également prévu un déphaseur P pour déplacer le signal d'appel.
Les deux lignes doivent être alors fermées par des impédances adap- tées RZ1 et RZ2 respectivement. Dans ce cas également on obtient aux différents points de la section de voie des déphasages différents entre les courants alternatifs qui traversent les lignes, ou bien leurs modulations.
Dans le cas de voies électrifiées, la ligne ou le rail de contact peut constituer l'un des conducteurs du système de li- gnes, une grandeur de référence, nécessaire pour former le signal d' appel pouvant être transmise aux véhicules en faisant l'économie d'une ligne bifilaire.
En utilisant des courants alternatifs de fréquences dif- férentes, les véhicules peuvent discerner les courants alternatifs dont les amplitudes ou les phases doivent être comparées en vue d'i- dentifier le signal d'appel, même dans le cas où l'on emploie un conducteur commun pour ces deux courants. Ceci suppose que les deux courants alternatifs sont envoyés dans le conducteur, dans des sens opposés, par l'intermédiaire de séparateurs de fréquences, et qu'une impédance de fermeture de ligne adaptée est prévue pour chaque sens du courant.
La figure 4 représente une forme de réalisation de ce genre. Le courant de fréquence f1 est envoyé dans la ligne bifilaire d'impédance caractéristique Z, d'une part, directement, par l'in- termédiaire du séparateur de fréquences gauche W, et d'autre part, à travers un déphaseur P ; courant de fréquence f1 est converti en un courant de fréquence f2 dans un convertisseur de fréquence F, d'où il est envoyé dans la ligne bifilaire par l'intermédiaire du second séparateur de fréquences, droit W. Les deux fréquences f1 et f2 sont par exemple dans le rapport 1/2.
Le signal d'appel peut être alors formé en faisant reconvertir, dans le dispositif récepteur du véhicule, le courant de fréquence f en un courant de fréquence f1, en respectant les phases ; le signal d'appel peut être aussi formé en utilisant directement la coïncidence des passages par zéro des
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deux courants de fréquence f1 et f2, Les tensions de fréquences f1 et f , reçues séparément, peuvent être par exemple limitées en amplitude à la réception, puis dérivées, des impulsions poin- tues étant formées aux passages par zéro.
La coïncidence entre les pointes des impulsions positives produites par l'onde fonda- mentale (de fréquence f1 d'une part, et les pointes des impul- sions positives ou négatives formées à partir de l'harmonique (de fréquence f2), d'autre part, peut être utilisée comme signal d'ap- pel.
L'emploi de courants alternatifs modulés est favorable pour obtenir un rapport signal/bruit élevé. On peut utiliser pour cela toutes les espèces de modulation continue, la formation du signal d'appel devant être adaptée au type de modulation. Il reste essentiel que le signal d'appel formé à partir des modulations n'apparaisse qu'en un point du système de lignes.
La figure 5 représente un diagramme qui montre comment, en superposant des tensions porteuses, modulées en amplitude, U1 et U2 on peut utiliser pour former le signal d'appel la modula- tion de phase des tensions résultantes, qui a lieu au rythme de la modulation d'amplitude des tensions porteuses, et avec une ampli..
EMI9.1
tude /J 'f Cet a11gle Alf ast celui des positions extrgmes représen- tées @n traits interrompus de la tension résultante, résultant respectivement de l'addition vectorielle de Uimax et U2minou de U2max et Ulmin, Cette modulation de phase ne s'annule que lorsque le déphasage des tensions porteuses U1 et U1 est égal à 0 ou 1802, Il suffit dans ce cas que l'une seulement des tensions porteuses soit modulée, puisque, même dans ce cas, il y a appari- tion d'une modulation de phase de la tension résultante. Dans les deux cas, il est avantageux d'utiliser comme signal d'appel l'annu- lation de la modulation de phase.