Dispositif de signalisation ferroviaire à action magnétique La présente invention a pour objet un dispositif de signalisation ferroviaire à action magnétique destiné à déclencher une opération fonctionnelle dans un poste récepteur de flux magnétique lors qu'un poste émetteur de flux magnétique est amené en face dudit poste récepteur dans une configuration prédéterminée.
D'une manière générale, les dispositifs de ce genre sont constitués par deux postes, respective ment émetteur ou inducteur et récepteur de flux magnétique, l'un étant placé sur la voie et l'autre sur le matériel roulant, l'action de l'émetteur ne se traduisant par une réponse du récepteur que pour un sens déterminé du défilement de l'un des deux postes devant l'autre, ce sens, par ailleurs, correspon dant au sens de circulation du flux magnétique dans les circuits magnétiques des deux postes.
Le poste émetteur comporte des moyens pour créer un flux dans un circuit magnétique se fermant, à travers l'air, dans un sens donné. Le poste ré cepteur comporte à son tour un circuit magnétique ouvert à travers lequel vient passer le flux magné tique de l'émetteur, lorsque celui-ci défile devant le récepteur et comporte, de plus, un autre circuit magnétique lié au premier, des moyens étant prévus pour créer, dans cet autre circuit magnétique, un flux magnétique et pour utiliser les variations de celui-ci sous l'action du flux de l'émetteur pour le déclenchement d'opérations fonctionnelles désirées.
Ci-après on dénommera flux primaire celui de l'émetteur qui passe également dans le premier circuit du récepteur et, flux secondaire , celui du second circuit du récepteur.
Les deux circuits du récepteur ont un tronçon commun dit ci-après culasse, le flux secondaire est créé et entretenu en permanence par des moyens situés en dehors de ladite culasse et celle-ci est cons tituée par une pièce faite en un alliage magnétique tel et/ou agencée de manière telle que sa réluctance augmente très rapidement avec le flux qui la par court, lorsque ce flux est compris entre certaines limites.
Suivant un mode de réalisation, la culasse est faite en un alliage qui possède la caractéristique de présenter une perméabilité magnétique diminuant très rapidement, en fonction du flux, dans une cer taine zone, et le flux secondaire circulant à travers cette culasse, en l'absence de toute action du poste émetteur a une valeur située dans ladite zone en un point tel qu'une augmentation du flux total traver sant la culasse puisse déterminer une brusque aug mentation de la réluctance.
Suivant une autre variante qui peut d'ailleurs être avantageusement combinée avec la précédente, on réduit la section de la culasse à une valeur juste suf fisante pour assurer la circulation, à travers cette culasse, du flux secondaire nécessaire en l'absence de toute action du poste émetteur.
Dans le dispositif, du fait même que le flux secondaire est fourni par des moyens situés en dehors de la partie commune des deux circuits du récepteur, le flux fourni par ces moyens circule presque exclu sivement dans ledit circuit secondaire, le flux de fuite étant pratiquement négligeable.
Un avantage essentiel de cette disposition est qu'on dispose ainsi dans le récepteur d'un flux utile sensiblement égal à la totalité du flux secondaire.
Le fonctionnement du dispositif est basé sur l'augmentation de la réluctance de la culasse en fonction du flux qui la traverse. Par conséquent, il faut et il suffit de donner à cette culasse des propriétés de perméabilité magné tique telles que, constamment traversée par un flux secondaire bien déterminé situé sur la branche des cendante de la courbe de perméabilité de l'alliage de cette culasse, elle vienne offrir au flux constitué par la somme dudit flux secondaire et du flux pri maire de l'émetteur, lors du passage dans le cir cuit principal du récepteur dudit flux émis par l'émetteur, une réluctance telle qu'elle oppose à la circulation du flux secondaire,
un obstacle propre à réduire ce flux dans une mesure suffisante pour provoquer le déclenchement de l'opération fonc tionnelle désirée.
Suivant un mode de construction, on prolonge la culasse, faite comme il vient d'être décrit, en alliage possédant les propriétés indiquées, au-delà de la dérivation, afin d'empêcher un flux trop fort de l'émetteur de passer directement dans le circuit secondaire et renverser le sens de la circulation du flux dans ce circuit après la production de l'effet déterminant l'opération fonctionnelle désirée.
Suivant un autre mode de réalisation, le ré cepteur est complété par un dispositif propre à accélérer la chute du flux qui parcourt le circuit secondaire, ce dispositif étant appelé à intervenir lorsque le déplacement relatif de l'émetteur et du récepteur s'effectue à très grande vitesse, ce qui correspond, par exemple, aux conditions qu'on ren contre lorsqu'un train rapide circule sur la voie.
On conçoit qu'aux grandes vitesses le temps de passage du flux de l'émetteur dans le circuit primaire du récepteur est très faible et qu'on risque, de ce fait, de disposer d'un délai insuffisant pour provoquer l'opération fonctionnelle désirée.
Le dispositif complémentaire précité permet d'as surer le fonctionnement même à très grandes vitesses. Ce dispositif est constitué par une bague en cuivre entourant la culasse et destinée à donner naissance à des forces électromotrices d'autant plus grandes que le flux primaire tend à augmenter plus vite. Ces forces électromotrices s'opposent au passage du flux et ont le même effet que la réluctance.
Le dessin annexé montre deux exemples de modes de réalisation de l'invention. Sur ce dessin La fig. 1 est une vue schématique, en élévation, d'un dispositif de signalisation ferroviaire à action magnétique.
La fig. 2 est une variante de forme d'exécution du même dispositif.
Si l'on se réfère d'abord à la fig. 1, on voit que le dispositif de signalisation est composé de deux en sembles principaux : à savoir un ensemble 1 dit émetteur et un ensemble 2 dit récepteur . L'un de ces ensembles est monté sur le véhicule, par exemple une locomotive, tandis que l'autre est monté sur la voie, l'ensemble récepteur étant disposé à l'endroit où l'on désire recevoir l'indication, c'est-à- dire sur le véhicule ou bien sur la voie suivant le cas.
L'ensemble émetteur 1 est constitué par trois éléments principaux, à savoir deux pièces polaires 3 et 4 et une barre de liaison 5, ces trois éléments étant en matériaux magnétiques, de préférence de faible réluctance. Un flux est entretenu en perma nence dans le circuit magnétique simple constitué par ces trois éléments, parce que l'une au moins des deux pièces polaires 3 et 4 est soit un aimant per manent, soit un électro-aimant dont la bobine est alimentée en courant continu. Cette dernière hypo thèse permet d'inverser la polarité des pièces po laires 3 et 4, ce qui est un avantage important pour certaines réalisations, comme on le verra plus loin.
Sur la fig. 1 on a représenté l'ensemble émetteur 1 juste en face de l'ensemble récepteur 2, c'est-à- dire au moment précis du passage de l'un de ces ensembles devant l'autre. Bien entendu, à tout autre moment, le flux magnétique de l'ensemble émetteur se ferme dans l'air et, si l'on admet que ce flux circule dans le sens des flèches indiquées sur la fig. 1, il se ferme donc dans l'air entre la pièce polaire 4 d'où il sort et la pièce polaire 3 dans laquelle il rentre.
L'ensemble récepteur 2 comporte une pièce 7 que l'on a appelée plus haut culasse<B> </B> et qui porte à ses deux extrémités deux pièces 8 et 9 dites selles . Dans l'exemple représenté, l'entr'axe des selles 8 et 9 est égal à l'entr'axe des pièces polaires 3 et 4. La matière dont est faite la culasse 7, et sur laquelle on reviendra plus loin, est un alliage magnétique dont la réluctance augmente fortement avec le flux qui y circule, lorsque ce flux dépasse une certaine valeur. Des alliages possédant cette propriété sont bien connus.
Au voisinage des extrémités de la culasse 7 et, de préférence, à une certaine distance de celle-ci. pour une raison qui sera exposée plus loin, se trou vent deux noyaux magnétiques 11, 12 servant de supports à deux bobinages 13 et 14 respectivement, alimentés en courant continu et dont les polarités respectives sont telles que le flux secondaire circule, par exemple, dans le sens indiqué par les flèches. Sur les autres extrémités des noyaux 11 et 12, peut venir s'appliquer une palette en fer 15 articulée sur un axe fixe 16 et soumise à l'action d'un ressort de rappel 17. La palette 15 constitue l'élément de signalisation de l'appareil ; elle est sensible au pas sage de l'ensemble émetteur devant l'ensemble ré cepteur ou vice versa, à condition que les sens relatifs des flux dans les deux appareils soient con formes à la figure.
Au contraire, dans le cas où les deux appareils seraient mis en présence avec un flux dans l'inducteur de sens inverse à celui figuré, il ne se produirait aucun déclenchement de la pa lette 15.A titre d'exemple, on peut utiliser les dé placements de la palette 15 en s'en servant comme commutateur inverseur dont le contact central 21 peut venir reposer, soit sur un premier contact fixe 22 lorsque la palette n'est pas attirée par les noyaux 11, 12, soit sur un deuxième contact fixe 23 lors qu'elle est attirée (position représentée sur la fig. 1).
Le fonctionnement de l'appareil que l'on vient de décrire est le suivant Lorsque les ensembles 1 et 2 émetteur et récep teur ne sont pas en regard l'un de l'autre, les bobi nages 13 et 14, qui sont alimentés en permanence, magnétisent les noyaux 11 et 12, de sorte qu'un flux magnétique circule dans le circuit magnétique fermé constitué par le noyau 11, la partie médiane de la culasse 7, le noyau 12 et la partie médiane de la palette 15, dans le sens des flèches indiquées sur la fig. 1. La palette 15 est donc attirée par les noyaux 11 et 12 et le contact mobile 21 repose sur le contact fixe 23.
Les nombres de spires des bobinages 13 et 14, l'intensité du courant qui les parcourt, les sections des noyaux 11, 12, de la palette 15, de la culasse 7, ainsi que la nature de l'alliage de ladite culasse, sont tels que, dans les conditions précitées, c'est-à-dire lorsque l'ensemble émetteur 1 n'est pas en regard de l'ensemble récepteur 2, la valeur de la perméabilité de la culasse correspond sur la courbe perméabi- litélinduction à un point situé sur la branche descen dante de cette courbe.
Si maintenant l'ensemble émetteur 1 vient à pas ser devant l'ensemble récepteur 2, le flux émis par ledit ensemble émetteur, au lieu de se fermer dans l'air, se ferme, pendant un court instant, par la cu lasse 7 où il vient s'ajouter au flux propre de l'en semble récepteur entretenu par les bobines 13, 14. 11 en résulte que la perméabilité de la culasse tombe brusquement à une valeur beaucoup plus faible. La disposition générale est telle que le flux qui circule alors dans le circuit secondaire est insuffisant pour créer une force d'attraction capable de surmonter la force du ressort de rappel 17 et la palette 15, par conséquent, s'écarte des noyaux 11, 12, en séparant les contacts électriques 21, 23 et en faisant reposer le contact 21 sur le contact 22.
Dès que les deux ensembles émetteur et récep teur ne sont plus en regard, les conditions initiales se rétablissent. En résumé, chaque fois qu'il y a coïncidence de ces deux ensembles, la palette 15 est rappelée une fois par le ressort 17 et revient immé diatement après en position attirée.
On voit qu'avec cette disposition le circuit ma gnétique secondaire de l'ensemble récepteur est pra tiquement fermé en permanence, il ne comporte pas de flux de fuite et par conséquent, le flux magnétique secondaire peut être entièrement utilisé.
On remarquera que le fait d'avoir placé les noyaux 11, 12 à une certaine distance des extrémités de la culasse 7 en alliage spécial, empêche un flux trop fort de l'ensemble émetteur 1 de passer directe ment dans le circuit magnétique de l'ensemble récep teur et de renverser le sens de circulation du flux Dans la disposition que l'on vient de décrire, les deux ensembles sont polarisés, de sorte que le système n'est pas actionné si les deux ensembles se présentent en position relative inversée, c'est-à-dire la pièce polaire 3 en face de la selle<B>*</B> 8 et la pièce polaire 4 en face de la selle 9. En effet, lorsque les deux ensembles se présentent l'un à l'autre dans cette position inversée, le flux est réduit dans la culasse 7 et renforcé dans la palette 15 de sorte que celle-ci reste attirée.
On a donc, suivant la polarité que l'on donne aux ensembles émetteur et récepteur, la possibilité, par exemple, de faire actionner les dispositifs récep teurs portés par des véhicules qui se déplacent sur une voie dans un sens déterminé, alors que ceux des véhicules qui se déplacent sur la même voie, dans l'autre sens, ne seront pas actionnés. On a également la possibilité, sur une voie unique par exemple, de différencier le sens de circulation des trains.
Afin d'augmenter la marge de sécurité de l'ap pareil, principalement aux grandes vitesses, on peut disposer autour de la culasse une bague de forte section, par exemple en cuivre, comme indiqué en 26 sur la fig. 1. Au moment de l'approche relative rapide du dispositif émetteur et du dispositif récep teur, la brusque augmentation du flux inducteur dans la culasse induit dans ladite bague 26 une force électromotrice qui s'oppose au passage du flux. Cette opposition tend à réduire le flux secondaire et fa vorise le décollement de la palette 15. Elle est d'autant plus efficace que la vitesse de déplacement relative est plus grande.
Pour certaines applications, il peut être intéres sant d'obtenir, par exemple sur une locomotive, deux indications distinctes, traduites par des contacts électriques différents. On peut obtenir ce résultat en disposant sur la locomotive deux dispositifs récep teurs distincts et, sur la voie, un dispositif émetteur bobiné dont on peut inverser le sens du courant d'ali mentation. Suivant le sens de ce courant, c'est l'un ou l'autre des deux ensembles récepteurs de la locomotive qui sera actionné.
Afin de réduire l'appareillage, on peut obtenir le même résultat au moyen d'un ensemble récepteur double tel que celui représenté schématiquement sur la fig. 2 et qui est constitué par l'association en série des éléments de deux ensembles récepteurs simples. Sur cette figure, le circuit magnétique de l'ensemble est double. Un premier circuit est constitué par une moitié 7a de la culasse, un support magnétique cen tral 25, une palette 15a, et un noyau 11, tandis que l'autre circuit est constitué par l'autre moitié 7b de la culasse, le même support magnétique central 25, l'autre palette 15b et l'autre noyau 12. Les deux palettes possèdent leurs ressorts de rappel respectifs 17a et 17b et chacune est capable d'actionner des interrupteurs 21a, 21b, respectivement.
La disposition est telle que les lignes de force dans chacun des deux circuits partiels suivent le tra jet indiqué par les flèches sur la fig. 2, sous l'in fluence des bobinages 13, 14. Le fonctionnement de chacun des deux circuits partiels est identique à celui du circuit simple du dispositif de la fi g. 1. Comme dans le mode de réalisation de la fig. 1, on pourrait aussi disposer autour de la culasse deux bagues cor respondantes.
Par ailleurs, il est avantageux que l'intensité du courant dans les bobines 13, 14 ne soit pratiquement pas influencée par les variations rapides du flux dans le circuit magnétique secondaire. Pour réaliser cette condition, on peut disposer une grande résistance en série dans le circuit d'alimentation desdites bobines, en prévoyant une tension d'alimentation de valeur assez élevée. Dans le cas où l'on ne dispose que d'une source de faible puissance, on peut aussi disposer une self en série avec ces bobines qui sont, d'ailleurs, réalisées avec très peu de cuivre.
En variante, les électro-aimants du récepteur peuvent être remplacés par un ou plusieurs aimants permanents ou tout autre moyen ou combinaison de moyens propre à produire le flux secondaire néces saire.