Installation pour produire à -volonté l'arrêt d'un train de chemin de fer depuis un poste fixe de commande. La présente invention a pour objet une installation pour produire à volonté l'arrêt d'un train de chemin de fer (véhicule moteur seul ou convoi) depuis un poste fixe de com mande,
caractérisée par un appareil placé sur le véhicule moteur du train et qui com porte un circuit magnétique dans une partie duquel est entretenu un flux traversant une seconde paxtie de ce circuit pour agir sur au moins un organe commandant un dispo sitif électromagnétique de commande des freins et par un dispositif de voie comporr- tant un appareil de voie dont la fonction est d'agir sur le flux et d'en renverser le sens clans la seconde partie du circuit magnéti que,
l'annulation du flux de cette seconde partie lors du renversement ayant pour ef fet @de déclencher le dispositif électromagné- tique de commande des freins et de provo quer ainsi l'arrêt du convoi, le dispositif de voie comportant en outre des moyens permet- tant .de mettre hors d'action l'appareil de voie depuis le poste fixe de commande.
Le dessin ci-annexé représente, schémati quement et à titre d'exemple seulement, quelques formes d'exécution de l'installation selon l'invention.
La fig. 1 est une vue latérale partielle d'une locomotive, certaines parties étant ar rachées pour laisser voir les appareils élec tromagnétiques de commande des freins; La fig. 2 montre en coupe et à plus grande ,échelle les appareils visibles en fig. 1; La fig. 3 est un schéma d'ensemble des reils de convoi et des appareils de voie <B>î</B> appa constituant l'installation selon l'invention; La fi-. -1 montre une forme d'exécution du circuit magnétique monté sur le véhicule moteur du convoi;
Les fig. 5 et 6 montrent deux aspects des chemins parcourus par le flux dans une autre forme d'exécution de l'appareil monté sur la locomotive; La fig. 7 montre schématiquement une troisième forme d'exécution d'un circuit ma gnétique; Les fig. 8 à 12 sont des schémas de cir cuits en résonna.nce susceptibles d'être utili sés dans l'installation selon l'invention et des courbes de résonnante de quelques-uns de ces circuits.
Les fi-. 13 à 21 sont différents schémas se rapportant à diverses formes d'exécutions de l'appareil de voie; Les fig. 22 et 23, enfin, montrent des détails -d'exécution de ces mêmes appareils. Dans la fil-. 1 du dessin, 1 désigne une locomotive avec son tender 2, ses roues 3 et la voie ferrée 4. En 5 est la soupape de com mande des freins à uir comprimé. Cette sou pape est disposée dans la cabine du mécani cien et elle est mise en action au moyen d'une poignée 6. Un cylindre de commande 7 disposé à côté de cette soupape est relié au réservoir d'air 8 par une conduite 9.
Comme le montre la fig. 2, la conduite 9 est en communication avec un canal 10 et, par un passage 11, avec la partie supérieure du cylindre 7. Ce dernier contient un piston 12 percé d'un trou<B>13</B> au travers duquel la pres sion s'équilibre dans le cylindre sur chaque face du piston. La tige 14 de ce dernier, guidée dans un bossage 15 du couvercle 16 dudit cylindre. est attachée à une chaîne 17 passant sur une poulie de guidage 18, puis sur un tambour 19 solidaire @de l'axe de la manette 6 servant à la soupape de commande de freins. Le cylindre est relié à un canal 20 par un passage 21 et pat un tuyau 22 avec un raccord 23.
Toute cette disposition est bien connue.
Le raccord 23 est relié à une boîte 24, renfermant une soupape 25, par un tuyau flexible 26 afin de pouvoir placer la boîte 24 à l'endroit le plus favorable. Lu forage 28 pratiqué dans le fond 27 de cette boîte sert de siège à une soupape à pointeau 29 qui repose, par sa. tige 30, sur un ressori- lame 31 fixé sur une armature oscillante 32 soumise à l'influence d'un électro-aimant 33. Lorsque ce dernier est excité, il maintient l'armature 32 dans la position montrée en trait plein au dessin.
Cette armature pren dra par :contre la position indiquée en trait pointillé si les bobines de cet électro-aimant sont sans courant. Le pointeau 29'tombe alors par l'effet de sou poids propre et ouvre le passage 2.8. Un bouchon 34 ferme la boîte 2 4 à sa partie inférieure. Ce bouchon est percé de canaux 35 livrant passage à l'air lors de l'ouverture de la soupape. On peut régler la position du pointeau sur l'arma ture 32 au moyen de vis 36 prises dans des étriers 37 solidaires des noyaux de l'électro aimant 33.
Dans le schéma. d'ensemble de la fig. 3 on voit un commutateur 56 permettant de faire certaines man#uvres décrites plus loin. En 32, 33 se trouvent l'électro-aimant déjà mentionné et son armature. En 42 se trouve le circuit magnétique dont les détails sont vi sibles en fig. 5 et 6.
En 68 se trouve un dis positif de contact comportant un organe sou mis à l'action des variations de la vitesse e\ qui a. pour but d'empêcher de rétablir les or ganes de commande des freins dans leurs positions normales, après un fonctionnement de l'installation, tant que la vitesse est su périeure à une vitesse prédéterminée.
Un dis positif -de sûreté est prévu pour signaler des court-circuits accidentels pouvant se produire sur la. lio-ne. 67 reliant le dispositif électro magnétique -de commande des freins et le dis positif soumis à l'action des variations de la vitesse.<B>il</B> est constitué par un condensateur 70 et par une gaine métallique isolée de la masse et reliée électriquement à. l'une des armatures du condensateur, celle où aboutit le fil de liaison<B>67.</B> Un générateur 38 produit un courant alternatif à 32 volts environ néces- saire au fonctionnement :de l'installation.
Normalement, les contacts 5 7 et E3 du commutateur à main 56 sont ouverts, taudis que les contacts 58 et 64 sont fermés. Les circuits suivants sont alors établis: Borne 51 du générateur 38, ligne 39, en roulement 41 du noyau 74 (le l'appareil montré -en détail en fig. 5 et 6 (ce noyau sera appelé par la suite noyau primaire), ligne 40 et borne 52 du générateur 38.
Un second courant est induit dans la bobine 4.3 du noyau 75 (appelé par la suite noyau se condaire) et parcourt la ligne 44 pour arri ver à la -borne 47, traverser l'enroulement de l'électro-aimant 33 et retourner à. l'enroule ment 4,3 par la borne 49 et la ligne 45. Des condensateurs d'accord 46 et 53 permettant de neutraliser l'impédance des circuits in.duc.- tifs parcourus par les courants inducteurs et induit pour une fréquence donnée du cou rant alternatif d'alimentation.
En considérant la fig. 5, on voit que l'en roulement 41. produit un flux qui parcourt le noyau primaire 74 et passe dans le noyau secondaire 75 en induisant un .courant dans l'enroulement 43. Les deux noyaux 74 et 75 sont croisé; l'un sur l'autre de telle sorte que les pâles 77, 79 et 76, 78 sont séparés par un entrefer plus petit que celui qui sé pare 79 de 76 et: 77 de 78. Le flux choisira. naturellement le chemin ile moindre réluc tance qui passe par les petits entrefers 80 et 81.
Sur la, voie, et de distance en distance, se trouvent, des appareils fixes comportant des lames de fer doux 73 au-dessus desquelles passe l'appareil 42 (fi g. 3 et 6). Ces lames de fer doux ont pour effet de concentrer sur elles le flux émanant du noyau primaire 74, @ee (lui revient à diminuer les entrefers 76, 79 et 77, 78 au point de les rendre plus pe tits que<B>77-79</B> et 76-78. Le flux prendra. alors lf@ chemin désigné par 82-83 en fig. 6 e1; qui est maintenant celui de moindre réluc tance.
Dans le noyau primaire 74 la -direc tion de ce flux n'a pas changé. car la force magnéto-motriee qui lui donne naissance reste la même. Par contre, dans le noyau secondaire 75 il n'en est plus de même. Par suite de l'interversion dans la grandeur ,des entrefers la. direction du flux dans ce noyau est renversée par rapport à. ce qu'elle L 'tait primitivement. Pendant la durée ale ce renversement, qui n'est pas instantané, il ar rive forcément que la valeur du flux passe par zéro.
A' ce moment il n'y a plus de force électromotrice induite dans la bobine 43 -du noyau secondaire 75, et, par conséquent, plus de courant dans le circuit d'alimentation ch l'électro-aimant 33. Ce dernier lâche donc son armature qui tombe, le pointeau ouvre l'orifice 28 par lequel l'air contenu dans la chambre 27, dans le tuyau 26, le raccord 23, le tuyau 22 et la partie inférieure du cylin dre 7 s'échappe dans l'atmosph.ère. L'équili bre est rompu sur les .faces du piston 12 -qui se @d6pla.ce alors :brusquement vers le bas en actionnant la manette de commande des freins.
Ceux-ci se serrent alors et produisent ]'arrêt du train.
Lorsque la. vitesse descend à une valeur minimale prescrite, un contact est fermé, clans le dispositif ;soumis à, l'action .des va riations @de la vitesse. En agn ssant alors sur le commutateur 56, le conducteur ferme un circuit par: Borne 51 du générateur 38, contact 5R chi commutateur 56, ligne 60, borne 49, en roulement de l'électro-aimant 33, ligne -18, borne 47, ligne<B>67,</B> condensateur 70, disposi tif de contact 68, terre 69, conduit 65, con tact 64 du commutateur 5,6, ligne 61 et borne 52 du générateur 38.
L'armature 32 est de nouveau attiré et la soupape 30 est refermée. La manette 6 peut alors être ramenée en po sition normale et les freins desserres.
,Si, pour une cause ou une autre, l'appa reil de voie étant en état de produire l'ar rêt d'un convoi, on désire quand même fran chir le point où se trouve cet appareil, il suffit d'agir sur le commutateur 56 pour fer mer les contacts 57 et 63. De @ce fait le cou rant du générateur 38 est dirigé .directement dans l'enroulement de l'électro-aimant 33 si bien que le renversement @du flux -dans le noyau scondaire 75 reste sans effet sur la soupape et le train peut franchir l'appareil de voie sans s'arrêter.
Le condensateur 70 est nécessaire pour neutraliser l'impédance de la bobine de l'é- lectro-aimant 33. Tant que l'armature 32 est collée sur les pôles dudit électro-aimant, ce condensateur ne joue aucun rôle. Si l'arma ture décolle, il ne serait pas possible de la faire revenir en place sans la présence de ce condensateur. En effet, dans la position d'ouverture de la soupape. le flux produit par le courant qui circule dans la bobine @de 33 serait trop faible pour attirer l'armature 32.
Le condensateur 70 neutralise alors l'im p6dance du circuit inductif et permet ainsi au courant d'atteindre une valeur suffisam ment grande pour que le flux produit de vienne capable d'attirer l'armature et ,de fer mer la soupape. Le condensateur 70 est. shunté par un pont 71 relié à une gaine 72 entourant le fil 67 et isolée de la masse.
S'il survient un :défaut d'isolation entre la gaine et la masse, la ligne 67 est mise à la terre et le eond-ensateur 70 est mis en court-circuit. Son action ne petit-plus se faire sentir. Le défaut d'isolation est alors révélé par le fait qu'une fois que la soupape a fonctionné, il n'est plus possible @de remettre la manette 6 de commande en position de desserrage des freins.
En effet, vu que l'action compensa trice du condensateur 70 est supprimée, l'é- lectro-aimant ne peut plus attirer l'armature 32 et la soupape 30 reste ouverte de sorte que l'équilibre .des pressions ne peut plus être rétabli sur les faces dit piston 12.
Pour mettre l'appareil de voie en état de libre passage d'un train, il a été prévu la disposition suivante: Les lames de fer doux 73 présentent des encoches 84 dans lesquelles sont logées des bobines 85 reliées par -des connexions 86, 87 à des condensateurs 88 par l'entremise de contacts 89: Ces contacta sont commandés par une- bobine de relais 90 mise sous cou rant depuis un poste fixe de commande. Lorsque les contacts 89 Sont fermés, les bo bines 85 sont reliées aux condensateurs 88.
Si un train passe en ce moment, les bobines 85 seront glonmées dans le flux émanant du noyau primaire 74 .de l'appareil de convoi. Comme ce flux est alternatif, puisque pro- duit par un courant alternatif, il induira dans les bobines 85 une force électromotrice alternative. Cette derniére donnera naissance à un courant qui s'écoulera dans les conden sateurs 88, Les bobines 85 produiront elles mêmes un flux qui parviendra dans le.
noyau secondaire 75 indépendamment du flux éma nant du noyau primaire. Ce flux indépen dant induira dans l'enroulement secondaire 43 une force électromotrice indépendante de celle qui est déjà induite par le flux du noyau primaire. 'Un courant prendra nais sance dans le circuit de l'électro-aimant de la soupape et l'armature sera maintenue col lée,. même lorsque, le flux se renversant clan le noyau secondaire, le courant<B>dû</B> à. ce flux fera, défaut. La manette de commande des freins ne bougera. pas et les freins resteront desserrés.
Les condensateurs 88 sont nécessaires -pour accorder les circuits des bobines 85 avec. la. fréquence du générateur 38 et permettre le passage d'un courant suffisamment fort pour créer un flux capable ,d'empêcher la chute de l'armature 32.
Il n'est pas absolument indispensable d'u tiliser du courant alternatif pour l'alimenta tion clos enroulements du circuit magnétique. <B>'La</B>. fi-,.4 montre une forme d'exécution d'un circuit excité par du courant continu. 1#Tn noyau primaire 111 est excité par un cou rant fourni par une batterie 121- reliée en permanence à, un enroulement 12.2 par des connexions 123.
Du pôle 1l3 de ce noyau part un flux-continu passant, par l'entrefer 117, au pôle 1,16 d'un nova.u secondaire <B>11.5.</B> Il Sort de ce dernier par le pôle 118 et prenant le chemin cle moindre résistance, passe par<B>119</B> et pénètre dans le noyau 111 par le pôle 114.
Le noyau 115 est formé de deux parties séparées par un entrefer dans lequel<B>se</B> trouve une armature mobile polarisée 120 qui prend deux positions sui vant la. direction .du flux .dans le no--au 115. Cette armature provoque par des moyens non représentés, l'ouverture on la fermeture<B>(lu</B> circuit d'alimentation de l'électro-ai.mant 33 de la. Soupape.
Ce @cirouil de commande peut être alimenté par dit courant alternatif e@ac- tcment comme clans la forme d'exécution précédente, ou bien aussi par du courant continu. Dans ce dernier cas, les condensa teurs 46, 52 et 70 seront supprimés. Le noyau primaire<B>111</B> peut aussi être constitué par un aimant permanent de sorte qu'on peut encore simplifier l'installation en suppri mant la batterie 121. Avec un flux continu, le fonctionnement sera très peu -différent de ce qu'il était avec un flux alternatif. Le renversement de la direction du flux dans le noyau secondaire se fait de la même façon.
Pour l'état,de libre passage des appareils de voie la force électromotrice nécessaire est produite dans les bobines 85 par le passage au-dessus 4'elles des noyaux de l'appareil de convoi. Ici c'est donc le mouvement du train lui-même qui produit la, variation du flux nécessaire à la. production du courant de dé blocage.
Dans les fig. 5 et 6, la forme d'exécu tion ,des noyaux primaire et secondaire est montrée d'une manière théorique.- La fig. 7, elle, montre une forme d'exécution pratique ,de ce circuit magnétique. Celui-ci a la forme d'un H et eomparte deux noyaux parallèles 91 et 92 sur lesquels sont disposés les bo bines 93, 94, 95 et 96. Un barreau transver sal 139 relie les deux noyaux parallèles dont les pôles sont désignés par 97, 98, 99 et 100. Les bobines 93 et 95 sont reliées au circuit primaire par des lignes 39, 40 et entre elles par des conducteurs non représentés.
Le flux parcourt le chemin montré par les flèches 1(i1 et passe du noyau 92 au noyau 91 ou vice-versa.. Les bobines 94 et 96 sont reliées, de la même manière, aux lignes 44 et 45 du circuit secondaire et entre elles par un con ducteur non représenté. Le flux suivra donc un chemin allant du pâle 99 au pôle<B>97,</B> puis par 103 vers le pôle 100 et, enfin, par 104, au pôle 99. Le renversement de la :direction du flux se produit ide la même manière que clans l'exemple représenté fig. 5 et 6.
Le circuit des bobines 85 et des conden sateurs 88 peut être assimilé à un circuit tel que celui de la fig. 8 dans lequel 124 dé, signe un générateur de courant alternatif, 126 un condensateur et 125 un appareil in- ductif. Si l'on donne à la bobine 126 un coefficient de self-induction égal à la valeur réciproque de la capacité .du condensateur <B>12.6,</B> on aura un circuit en résonnance. Si, pour une force électromotrice donnée, on porte en ordonnées le courant,dû à cette der nière en fonction de la fréquence (cette der nière étant portée comme abscisse), on ob tient une courbe telle due celle ide la fig. 8.
On voit que le courant atteint une valeur maximale pour une valeur déterminée de la fréquence, valeur qui est fonction des carac téristiques du circuit. Si la fréquence varie de part et d'autre de cette valeur déterminée, le courant tombe rapidement à une valeur très faible. En se reportant à l'appareil de voie (bobines. 85 et condensateurs 88), on constate que la fréquence du courant qui le parcourt a une valeur fixe pour laquelle le courant de ce circuit atteint une valeur, maximale, offrant le plus grand coefficient de sécurité pour produire l'arrêt des trains.
Il suffit cependant que, pour une cause ou une autre, la vitesse, respectivement la fré- ruence du générateur varie entre certaines limites pour que le coefficient ide sécurité susdit diminue dans de très grandes propor tions. Pour réduire ce risque au _ minimum possible, on peut avoir recours à l'une ou l'autre des ,dispositions montrées en fig. 9, 10, 11 ou 12. En fig. 9, on a deux circuits en résonnance qui réagissent l'un sur l'autre. Chacun possède sa fréquence de résonnance propre, mais l'ensemble des deux circuits donnera une courbe telle que celle ide la fig. 9.
Cette courbe présente deux maxima 1,31 et 132 séparés par un minimum pro noncé. Chacun de ces maxima est inférieur à celui .de la courbe de résonnance de chaque circuit pris isolément. Ce fait est dû aux réactions mutuelles des deux .circuits 124, 125, 126 et 12,8, 129, 130. Ces deux circuits sont réunis par un couplage :dit serré. -Si on relâche le couplage (fig. 10), c'est-à-dire si on diminue la réaction, les deux pointes de résonnance se repprochent et ont tendance à se souder pour ne former qu'une seule pointe plus large que celle de la courbe de la fig. 8.
Ceci revient à. dire qu'avec un circuit tel que celui .de la fig. 10, la fréquence du géné rateur peut varier entre des limites plus es pacées sans qu'il se produise d'arrêt intem pestif d'un train malgré que les appareils de voie sont en état ,de libre passage.
Dans le schéma. @de la fig. 11, les deux circuits sont unis par un couplage moyen. Les réactions sont ici telles que les deux pointes de résonnance 135 et 136 sont sépa rées par un minimum .dont la valeur est très supérieure à, celle .(les minima situés de part et -d'autre des deux pointes. En d'autres ter mes, l'effet réciproque des deux circuits est tel que la fréquence du générateur 3$ de la fig. 3 peut varier dans .d'assez grandes pro portions sans due le fonctionnement de l'ins tallation soit dangereusement compromis.
Pour augmenter encore la. sécurité du fonc tionnement, on pourrait employer une com binaison -de circuits telle que celle de la fig. 12. Ces circuits constituent ce que l'on appelle un filtre à bandes, donnant une bande de fréquences utilisables très étendue. Le made d'action -de ces circuits et leurs ca ractéristiques sont analysées d'une manière approfondie dans les ouvrages traitant de la radiotechnique.
La fig. 13 représente un appareil de voie semblable à celui qui est représenté en fig. 3. .ries deux barres parallèles en fer doux 201 sont munies -de bobines 20,2 et 203 reliées par des conducteurs 86, 87 .à des condensa teurs 88 mis en ou hors circuit par les con tacts 89 d'un relais 90. Dans cette forme d'exécution, les distances séparant les bo bines 202 d'une barre et les bobines 203 de l'autre barre sont plus grandes que les dis tances des pôles 76-79 et 77-78 .du circuit magnétique montré en fig. 5, 6 et 7.
De ce fait un des groupes de bobines 202 et 203 travaille avant l'autre et le temps de fonc tionnement est augmenté. Ici les deux grou pes de bobines sont .branchés en parallèle et ont un conducteur commun 87.
Dans la fig. 14 est montrée une forme d'exécution de l'appareil de voie dans la- quelle les circuits de deux groupes de bobines sont indépendants l'un de l'autre.
En fib. 15 une bobine de self-induction 209 peut être intercalée clans le circuit des bobines de barres. Le circuit sera ainsi in ductif et le courant aura une tendance au décalage en arrière. Ceci est montré par le diagramme des vecteurs dans lequel la. flèche 210 montre le sens de rotation -de ces vec teurs. La bobine 209 peut aussi ne pas être utilisée. Dans ce cas les circuits des bobines de barres seront fermés sur eux-mêmes par les contacts 208.
Dans la forme d'exécution de la fig. 1-6, la .bobine de self-induction est remplacée par un condensateur 211 donnant au courant une tendance au :décalage en avant. Il est à no ter que si la réactance inductive ou la réac tance capacitive est trop forte, le décalage en avant ou en arrière sera trop grand et le courant trop faible pour assurer le libre pas sage d'un train. Dans le cas de la fig. 17 précisément, la réactance capacitive du con densateur 313 est trop grande.
On intercale alors dans le circuit une résistance ohmique pure 214 dont l'influence s'ajoute à celle de la self-induction .des bobines (le barres et aide à compenser le décalage en avant du courant. Le vecteur du courant 216 aura ainsi tendance ià. se mettre en phase avec le vecteur de la tension 215 de façon à assurer à l'appareil<B>de</B> voie le maximum d'efficacité.
Dans les montages représentés aux fig. 18 et 19 le condensateur 2i17 est intercalé entre les bobines 202 et 203 de sorte qu'en cas de court-circuit entre les conducteurs d'entrée et -de sortie de l'appareil de voie, ledit con densateur n'est pas mis hors d'action.
En fig. 20 et 21 on voit une bobine -de self-induction 219 utilisée en coopération avec un condensateur 217. Suivant les va leurs respectives du coefficient de self-induc tion des bobines 203 et 219 et de la capacité du condensateur, le vecteur du courant 221 tendra à se mettre en phase avec le vecteur de la tension 220 ou tendra à se décaler soit en avant, soit en arrière. Dans la disposition de la fig. 21, la<B>,</B> bobine de self-induction 219 est mise hors circuit par les contacts 222, 223, 224 du. relais commandé depuis le poste fixe de telle sorte que la réactance in ductive est supprimée.
Seule la réactance ca pacitive du condensateur 217 subsiste, ce qui entraîne un fort décalage en avant du vec teur du courant 226 par rapport au vecteur de la tension 225. Le courant watté devien dra très faible et un train passant au-dessus de l'appareil de voie sera arrêté.
Enfin, les fi-. 22 et 23 montrent une disposition spéciale des bobines de l'appareil de voie sur les barres parallèles. Ces barres désignées par 227 présentent des encoches dites repercées, 22$, au fond desquelles sont disposées les bobines 229. Les deux côtés 230 de l'encoche sont séparés par un entrefer étroit<B>231</B> obligeant le flux qui émane de l'appareil de convoi de se diviser en deux branches dont l'une passe par la. bobine et l'autre par l'entrefer susdit. Un condensateur 232 produit le même effet que dans les dis positions décrites plus haut.