Circuit de voie La présente invention est relative aux sys tèmes de sécurité qui sont utilisés dans l'ex ploitation des chemins de fer et connus sous le nom de circuits de voie .
On sait que dans ces systèmes la présence d'un train ou d'un véhicule quelconque sur une partie déterminée de la voie est signalée par le fait que les essieux du train ou du véhi cule établissent entre les deux rails une con nexion électrique, dite shunt , ce qui fait tomber l'armature d'un relais de voie qui est normalement attirée.
Il arrive, pour des causes diverses, par exemple sous l'effet de<B>la</B> circulation de véhi cules légers (autorails ou draisines) ou lorsque les portions de voie sont défectueuses (pré sence de sable ou d'une autre pellicule isolante sur la table de rail), que le shunt soit trop ré sistant pour entraîner la chute du relais de voie. Ce phénomène est susceptible de causer des dérangements ou même des accidents.
Conformément à l'invention, les inconvé nients ci-dessus sont éliminés par un circuit de voie fonctionnant avec de courtes impul sions périodiques de courant dont la tension de crête assure la perforation des couches de mauvaise conductibilité susceptibles d'appa raître entre les rails et les roues des véhicules, caractérisé par un générateur d'impulsions qui contient un dispositif conjoncteur réglable, agencé pour fermer périodiquement le circuit de décharge d'un condensateur constamment rechargé à un taux réglable par une source à courant continu, et par un récepteur d'impul sions qui alimente un relais de voie relié par l'intermédiaire d'une soupape à conductibilité unidirectionnelle.
Le générateur d'impulsions peut être cons titué par un dispositif ou relais à relaxation qui est interposé entre le circuit de voie et une source de courant continu. Suivant les exem ples de réalisation décrits dans la suite, les im pulsions sont fournies à l'aide d'un relais élec tronique, tandis que le relais de voie est relié au circuit de voie par l'intermédiaire d'un cir cuit à accumulation d'énergie qui permet au relais de rester en position active pendant les intervalles de temps qui séparent deux pulsa tions de tension successives. Afin d'éliminer toutes actions extérieures indésirables sur le fonctionnement des circuits de voie, des liai sons appropriées de couplage peuvent être prévues entre l'émetteur et le récepteur des impulsions.
Les dessins annexés montrent, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention. La fig. 1 représente le schéma électrique d'un circuit de voie à tension disruptive.
La fig. 2 représente la courbe de variation de la tension aux bornes du primaire du trans formateur d'alimentation du circuit de voie, en fonction du temps.
La fig. 3 représente le graphique de varia tion de la tension aux bornes du secondaire du transformateur d'alimentation du circuit de voie, en fonction du temps.
La fig. 4 représente le graphique des va riations de la tension aux bornes du relais de voie, en fonction du temps.
La fig. 5 est un schéma relatif à un circuit de voie pourvu de moyens de couplage in ductifs entre le récepteur et l'émetteur.
La fig. 6 est une variante de la fig. 5 dans laquelle la synchronisation entre l'émetteur et le récepteur est assurée par un émetteur auxi liaire.
La fig. 7 est une autre variante dans la quelle la synchronisation est assurée par une ligne d'alimentation commune.
Comme on le voit sur la fig. 1, un circuit de voie comporte des files de rails 1 et 2 sé parées des files correspondantes des cantons adjacents par des joints isolants 3 ; les files 1 et 2 peuvent être shuntées par un ou plusieurs essieux 4.
A l'entrée dû circuit de voie, l'alimenta tion est assurée par une source 5 de courant continu, source dont le débit est réglé par un rhéostat ou organe équivalent 7.
Le courant ainsi réglé est appliqué aux bornes d'un condensateur 6 qui sont par ail leurs reliées à un circuit à décharge brusque ; ce dernier est constitué par le primaire d'un transformateur 8 monté en série avec un dis positif conjoncteur 9.
Dans l'exemple représenté, ce dispositif conjoncteur est un thyratron dont la grille est mise sous tension de polarisation par une source de courant continu 11 dont le débit est réglé par un potentiomètre 10. Bien entendu le circuit de grille peut être exécuté de toute autre façon adéquate.
L'entrée du circuit de voie est reliée au secondaire du transformateur 8 et la sortie du circuit de voie est reliée au primaire d'un transformateur 12 dont le secondaire est relié aux bornes d'un relais de voie 13, avec inter position en série d'un redresseur 14 et en pa rallèle, en aval de ce redresseur, d'un conden sateur 15. Comme dans tous les relais de voie, le bobinage 13 actionne un ou plusieurs con tacts 20 de fermeture de circuits. Le bobinage 13 peut être du type des bobinages normaux à courant continu, mais il est, de préférence, choisi à impédance relativement élevée.
Le fonctionnement de l'appareillage ainsi décrit est le suivant : le condensateur 6 est constamment chargé par le courant réglé de la source 5 et la tension<B>El</B> aux bornes de ce condensateur augmente comme représenté par la branche ascendante 16 de la courbe de la fig. 2, en fonction du temps. Lorsque cette tension<B>El</B> atteint une valeur déterminée, le conjoncteur 9, dont la tension de grille est convenablement réglée, s'amorce et laisse pas ser brusquement le courant de décharge du condensateur 6.
La décharge est représentée, en fonction du temps, par une chute de tension brusque selon la courbe 17 de la fig. -2 ; elle induit dans le secondaire du transformateur 8 un courant dont la tension correspondante est re présentée sur la fig: 3 par les pointes 18 de très faible durée. Ces pointes de tension 18, créées périodiquement plusieurs fois par se conde par exemple, ont une durée t1 considé rablement plus courte que les intervalles t2 qui les séparent et qui correspondent aux pé riodes de charge du condensateur 6.
En l'absence d'un essieu 4, ces impulsions de tension 18 se propagent le long des rails 1 et 2 avec une certaine atténuation et excitent périodiquement le transformateur de sortie 12. Les tensions induites dans le secondaire de ce transformateur alimentent l'accumulateur d'énergie constitué par le condensateur 15 et ce dernier ne peut se décharger, du fait de la présence du redresseur 14, que dans le bobi- nage 13 du relais de voie ; la tension E3 aux bornes est une tension en dents de scie qui est représentée sur la fig. 4 par la. courbe 19. Cette tension présente toujours une valeur po sitive de sorte que le contact 20 (voir fig. 1) reste toujours attiré par un courant continu ondulé.
Lorsque la voie est shuntée par un essieu de véhicule 4, la tension de pointe des impul sions périodiques 18, tension qui peut être de l'ordre de 60 à 100 volts par exemple, est tou jours suffisante pour amorcer et faire passer, même dans les conditions les plus défavorables pour le contact rails-bandages, un courant de court-circuit ; il s'établit ainsi une dérivation ou shunt efficace qui provoque la chute cer taine en position de repos du contact 20 du relais 13. L'expérience montre en effet que la tension E3 devient pratiquement nulle, quel que soit l'état de la voie et quelle que soit la nature du véhicule. Il est à noter que ce résul tat très avantageux ne peut pas être atteint par les circuits habituels alimentés à faible con sommation en courant continu.
Etant donné que la durée t1 des impulsions est en outre beaucoup plus courte que la durée des intervalles de temps tj, les constantes élec triques des différents circuits étant choisies à cet effet, la puissance qui est nécessaire pour alimenter un tel circuit de voie reste de l'ordre d'une .centaine de watts par exemple, ce qui est tout à fait acceptable, malgré la puissance instantanée assez élevée qui apparait lors de l'établissement des points 18 et qui permet de produire à coup sûr le shuntage efficace par des décharges disruptives entre les roues et les rails.
Il y a lieu de noter également que la dé faillance éventuelle de n'importe quel élément du dispositif décrit a pour effet de provoquer la chute en position de repos du contact 20, de sorte que l'installation répond d'une façon complète aux règles de sécurité qui doivent être observées en matière de signalisation.
Il est entendu que l'émetteur d'impulsions de courant à tension disruptive pourrait être du type purement mécanique, électromécani que ou autre. De même, le dispositif accumu- lateur de l'énergie des impulsions à l'entrée du relais de voie pourrait également être d'une nature quelconque et emmagasiner l'énergie sous des formes diverses.
Le circuit de voie qu'on vient de décrire est peu sensible aux perturbations diverses venant de l'extérieur. On peut toutefois amé liorer sensiblement son fonctionnement par élimination plus complète de toute influence extérieure autre que le shuntage proprement dit, en écartant, par exemple, les effets des cir cuits de voie adjacents ou superposés et ceux des surtensions accidentelles ou d'impulsions parasites d'une nature quelconque.
A cet effet, les récepteurs des circuits de voie sont agencés pour obéir uniquement et sélectivement aux émetteurs déterminés d'im pulsions.
Cette sensibilité sélective est obtenue par un couplage de synchronisation entre les émetteurs et les récepteurs correspondants, chacun des récepteurs comportant un élément de conductibilité intermittente qui est com mandée pour apparaitre à la même cadence que celle des impulsions qui doivent être ac tives. Pour agir toujours dans le sens qu'im pose la sécurité, ces dispositions peuvent en outre comporter des moyens appropriés de filtrage.
Suivant la fig. 5, le récepteur R comporte, au lieu du redresseur 14 de la fig. 1, un élé ment 24 à conductibilité unilatérale et inter mittente. Il peut être constitué par une sou pape électronique ou ionique, un transistor, un relais rapide ou autre. Dans l'exemple considéré, il est constitué par un tube à ca thode froide pourvu d'une électrode de com mande ou d'amorçage 24a. Le circuit de com mande ou d'amorçage relié à cette électrode comporte un enroulement d'un transformateur de couplage 22 dont le second enroulement est réuni par une ligne bifilaire de synchronisa tion 23 à un autre transformateur de couplage 21.
Un enroulement de ce dernier est inséré dans le circuit de sortie de la soupape 9 de l'émetteur E.
En fonctionnement, chaque impulsion fournie par E excite, par l'intermédiaire des transformateurs 21 et 22, et de la ligne 23, l'électrode de commande 24a et rend conduc teur le tube 24 à cathode froide qui, normale ment, en dehors de la durée de ces impulsions, reste non conducteur. Il en résulte que le relais de voie 13 ne peut être excité que si les im pulsions transmises par les rails 1 et 2 et par les transformateurs 8 et 12 coïncident exacte ment avec les impulsions auxiliaires de syn chronisation transmises par la ligne de cou plage 23. En dehors de cette concordance des deux trains d'impulsions, le récepteur R est insensible aux actions extérieures qui pour raient émaner, par exemple, de circuits de voie voisins.
L'agencement ainsi conçu élimine prati quement toute perturbation indésirable. Il-peut toutefois arriver qu'une tension transitoire ac cidentelle apparaissant entre les rails 1 et 2 puisse être transmise, d'une part, par les trans formateurs 8, 21 et 22 et, d'autre part, par le transformateur 12, de façon telle qu'il en ré sulte une excitation indésirable du relais de voie 13.
Cette éventualité est écartée, conformé ment au schéma représenté sur la fig. 6, où le transformateur de couplage 21 de la fig. 5 est remplacé par un transformateur 21a dont le primaire est inséré, non pas dans le circuit anodique de la soupape ionique 9, mais dans le circuit de grille de cette soupape. Par ail leurs, la source de courant électrique 11 qui polarise la grille est réglée de façon telle que la décharge ne s'amorce plus spontanément dans ladite soupape 9. L'amorçage de cette décharge est commandé par une source auxi liaire 25 de synchronisation qui alimente la ligne de synchronisation 23a par des fils 26 en fournissant des impulsions pilotes .
Ces impulsions pilotes ont pour effet de modifier la polarisation de grille de la soupape 9 de façon à provoquer la décharge dans cette soupape en même temps que d'exciter en syn chronisme l'électrode 24a du tube 24 à ca thode froide, ou d'un autre dispositif équiva lent, rendant ce tube 24 conducteur. Par ces moyens, la ligne de synchronisation 23a n'est plus affectée par des surtensions qui pourraient apparaître dans le circuit de voie 1, 2 ; l'éli mination de divers effets extérieurs est donc rendue beaucoup plus complète.
Dans certains cas, surtout lorsque les cir cuits de voie ont une longueur considérable, il peut être désirable d'éviter l'utilisation de li gnes spéciales de synchronisation telles que les lignes 23 ou 23a. Il est possible, comme cela est montré sur la fig. 7, de remplacer ces lignes de synchronisation par une ligne d'ali mentation 30 à courant alternatif qui suit gé néralement la voie.
Sur cette figure, l'émetteur E, représenté schématiquement par un rectangle, est relié à une extrémité de la voie par des connexions 8a et le récepteur R est relié à l'extrémité op posée de ladite voie par des connexions 12a, ce récepteur R étant également schématisé par un rectangle. Les transformateurs de couplage 31 et 32 sont du type connu de transforma teurs de pointes dont les circuits magnéti ques présentent une courbe d'aimantation pra tiquement rectangulaire. Ils sont reliés par l'un de leurs enroulements, respectivement à l'émetteur E et au récepteur R, leurs autres enroulements étant reliés aux deux conduc teurs de la ligne 30.
Si la ligne 30 est sous une tension alterna tive à 50 Hz, par exemple, chacun de ces transformateurs 31 et 32 fournit ainsi 50 courtes impulsions de tension positive et au tant d'impulsions de tension négative par se conde. Les impulsions négatives demeurent inactives, tandis que les pointes positives défi nissent les moments où les soupapes 9 et 24 sont prêtes à fonctionner.
Dans ces conditions, si la polarisation de grille de la soupape 9 est réglée comme dans le cas de la fig. 6, mais devient active sous l'effet de l'impulsion pilote qui est fournie par le transformateur 31, la décharge de cette sou pape 9 s'amorce dès que la tension aux bornes du condensateur 6 atteint une valeur prédéter minée. On obtient ainsi les mêmes résultats de synchronisation qu'avec les moyens décrits en regard de la fig. 6, mais sans aucune ligne spé ciale de synchronisation.
Etant donné que, dans certains cas, la pro pagation des impulsions le long des rails 1 et 2 peut s'accompagner de phénomènes de dé phasage, on peut, si cela est nécessaire, faire appel à des systèmes correcteurs de déphasage placés convenablement dans les circuits de synchronisation. Dans le cas de la fig. 7, il est possible d'insérer un tel correcteur 33 dans le circuit qui relie l'un des transformateurs 31 ou 32 à la ligne 30, ou bien dans les circuits des deux transformateurs 31 et 32. Dans le cas de l'agencement schématisé sur la fig. 6, un tel correcteur de déphasage 34 peut être placé sur l'une des branches du circuit de synchro nisation 23a.
L'agencement de ces déphaseurs de correc tion peut être du genre de ceux qui sont utili sés dans les ponts bien connus à résistance- inductance et potentiomètres, imaginés par Alexanderson, ou de tout autre dispositif équi valent.
Les moyens ci-dessus décrits peuvent être, dans certains cas, utilement complétés par des dispositifs de filtrage destinés plus particuliè rement à éliminer les effets perturbateurs de tensions à fréquences industrielles qui peuvent apparaître dans la voie. Il peut, en effet, se produire qu'une alternance positive d'une telle tension se présente sur l'anode du tube 24 au moment précis où son électrode d'amorçage 24a reçoit, par le transformateur 22 ou par le transformateur de pointe 32, une impul sion également positive. Dans ce cas, même si aucune impulsion n'est transmise par le transformateur 12 (cas du shumage, par exemple), le relais de voie 13 pourrait être ex cité.
Cette éventualité peut être écartée à l'aide de dispositifs de filtrage désignés par la lettre F sur les fig. 5, 6 et 7.
Etant donné que la fréquence normale des impulsions, fournie par l'émetteur E (qui peut être, par exemple, de 1 à 2 Hz) est très infé rieure à la fréquence industrielle, qui est de l'ordre de 50 Hz, le filtrage est facile et il peut être réalisé par les moyens de la technique ha bituelle des filtres dénommés passe-bas .
A titre d'exemple, comme représenté sur la fi-. 6, le filtre passe-bas est constitué à l'aide d'un redresseur 14a monté en série avec un condensateur 27 dans le circuit d'alimentation du transformateur 12 et ce montage est com plété par une résistance de décharge 28, bran chée en dérivation sur le condensateur 27 et le primaire du transformateur 12. Un tel cir cuit de filtrage tient compte des considéra tions de sécurité, impératives dans la signali sation ferroviaire.
Les constantes du circuit formé par le condensateur 27, la résistance 28 et le pri maire du transformateur 12 sont choisis pour que le condensateur 27 se décharge très len tement, mais juste assez vite pour pouvoir être périodiquement rechargé par les impul sions normales ; ce circuit à grande constante de temps bloque pratiquement les 50 impul sions positives par seconde qui pourraient passer par le redresseur 14a, de sorte que les tensions à fréquences industrielles restent sans effet sur le relais de voie 13;
pour parer au dan ger de claquage de ce condensateur 27, il est possible d'insérer dans son circuit un fusible 29 qui vient à se couper sous l'effet des courants alternatifs prenant une valeur excessive, en cas de défaillance du condensateur.