Dispositif de détection du passage d'une roue de véhicule en un point précis d'une voie ferrée La détection du passage des trains en un point donné de la voie en vue de l'annonce du train à un passage à niveau, de la libération du passage à niveau, ou encore en vue de l'exploitation par block automatique, est réalisée depuis fort longtemps par des engins mécaniques appelés pédales , actionnés au passage du premier essieu du train, par le boudin de la roue (pédale à huile ou à air), ou bien par la pression de l'essieu sur le rail (pédale à mercure).
L'emploi de ces engins présente de nombreux inconvénients aux grandes vitesses atteintes aujour d'hui par les trains: ruptures de bras de commande, vibrations excessives des différents organes, difficul tés d'emploi dans les pays où les chutes de neige sont abondantes.
On a proposé, également, des dispositifs magné tiques utilisant des aimants permanents ou des élec tro-aimants ; ils ne sont pas, en général, assez sensi bles pour fonctionner sûrement aux grandes vitesses.
La présente invention se rapporte à un dispositif de détection du passage d'une roue de véhicule en un point précis d'une voie ferrée, permettant d'obtenir une grande sensibilité aux vitesses des trains les plus rapides et agissant directement sur les organes de détection.
Ce dispositif est caractérisé par la combinaison d'un électro-aimant dont le circuit magnétique est formé d'un noyau à très faibles pertes et qui est dis posé à proximité d'un rail de la voie ferrée, d'une source de courant alternatif alimentant cet électro aimant, d'une bascule de sécurité alimentée par cette source, et d'un relais commandé par cette bascule.
On a représenté schématiquement au dessin ci- joint, à titre d'exemples non limitatifs, diverses for mes de réalisation de l'objet de l'invention et son application à un dispositif d'annonce. Dans ce dessin Les fig. 1, 2 et 3 représentent divers montages non limitatifs de l'électro-aimant ou pédale magné tique.
Les fig. 4 à 7 représentent diverses formes d'élec- tro-aimants.
La fig. 8 représente le schéma électrique du dis positif de détection.
Les fig. 9 et 10 se rapportent à une forme de réalisation d'une bascule électronique de sécurité. La fig. 11 illustre un amplificateur pouvant être combiné avec la bascule de la fig. 9.
En fig. 1, 1 est un rail de voie, à l'intérieur duquel est disposé un électro-aimant 2, de type connu, tel que représenté en fig. 4, par exemple.
Le circuit magnétique de l'électro-aimant peut avantageusement être formé d'un noyau en ferrite. Au passage d'une roue 3 de véhicule, les lignes de force, sensiblement verticales dans le boudin, se ferment dans le boudin 4 de cette roue.
En fig. 2, l'électro-aimant 2 est de type connu, tel que représenté en fig. 5 ; il est disposé à l'exté rieur de la voie, et les lignes de force se ferment sur le bandage 5 de la roue 3.
Si ce même électro-aimant 2 de la fig. 5 est dis posé (fig. 3) à l'intérieur de la voie, les lignes de force se ferment dans le boudin 4 de la roue 3.
Dans le cas de la fig. 1, par exemple, en l'ab sence d'une roue 3, les lignes de force de l'électro aimant 2 se ferment surtout par l'air, une très faible partie du flux passant dans le rail 1 ; par suite, pour des éléments de l'électro-aimant convenablement déterminés, l'impédance est élevée. Lorsque, au con traire, le boudin d'une roue 3 est interposé entre l'électro-aimant 2 et le rail 1, le flux se ferme dans le boudin 4 ; les pertes dans ce boudin sont élevées, et le facteur de surtension de la bobine de l'électro aimant diminue.
Cet exemple de fonctionnement est donné à titre non limitatif, bien entendu.
Une autre forme d'électro-aimant particulièrement intéressante est représentée en fig. 6 et 7.
Le circuit magnétique est constitué par quatre noyaux magnétiques<I>a, b, c, d,</I> en forme de U, assem blés comme l'indiquent les fig. 6 et 7 ; le bobinage f est disposé autour du noyau central formé par la réunion de quatre jambes des noyaux élémentaires précités. Le plan MNPQR peut être disposé par rap port au rail dans l'une des positions indiquées sur les fig. 1, 2 et 3 pour un noyau classique, de façon que les lignes de force aient respectivement les mêmes directions.
Cet électro-aimant présente sensiblement les mêmes avantages qu'un électro-aimant cuirassé, c'est- à-dire qu'il est très peu sensible aux champs exté rieurs, tout en étant très sensible aux masses métal liques qui passent dans son champ, mais il est sensi blement plus léger.
Cette forme représentée en fig. 6 et 7 pourrait être obtenue par moulage direct.
En fig. 8, l'électro-aimant 2 est placé devant la file de rails (non représentée) ; 6 est un émetteur à transistor, constitué par un transformateur 7, à trois enroulements 8, 9 et 10, par un condensateur 11, par un transistor 12, par une résistance de polarisa tion 13 et par une résistance d'accrochage 14.
- 15 est un filtre passe-bande ; - 16 une bascule et 17 un relais ; - 18 un dispositif de remise à zéro.
Le condensateur 11 et l'inductance constituée par l'enroulement 9 et l'électro-aimant 2 forment un circuit oscillant à la fréquence f, lorsque aucune roue ne se trouve en face de l'électro-aimant 2. La tension alternative de fréquence f, prise aux bornes de l'en roulement 10, est appliquée à la bascule 16 par l'inter médiaire du filtre passe-bande 15 (déterminé précisé ment pour laisser passer la fréquence f). Dans ces conditions, la bascule 16 est débloquée et permet l'excitation du relais 17.
Si une roue de wagon se trouve en face de l'électro-aimant 2, le flux qui, auparavant, se fermait en majeure partie dans l'air, se ferme maintenant dans le fer de la roue. Les pertes d'énergie dans ce fer sont élevées ; le coefficient de surtension de la bobine de l'électro-aimant'2 est notablement réduit; l'émetteur n'oscille plus. La bascule 16 est alors blo quée et le relais 17 se désexcite et se maintient dés- excité, même lorsque la roue du wagon s'est déplacée en dehors du champ de l'électro-aimant 2.
Pour per mettre le déblocage de la bascule 16, il faut de plus qu'un dispositif de remise à zéro 18 soit actionné, soit manuellement, soit automatiquement par tout système connu (interrupteur à commande manuelle, à commande électrique, basculeur, bloqueur).
Il convient de noter que ce dispositif d'annonce de la fig. 8 est conçu dans le sens de la sécurité, car toute rupture de fil ou tout court-circuit sur le circuit d'annonce, entraînera automatiquement une variation de fréquence provoquant la chute du relais.
Cela exige, bien entendu, que la bascule soit réali sée également dans le sens de la sécurité. A cet effet, on peut utiliser pour cette bascule le montage repré senté en fig. 9, comportant l'utilisation d'un trans istor. Dans la forme de réalisation de cette figure, 19 est un transistor du type PNP, par exemple, mais qui pourrait tout aussi bien, moyennant un branche ment convenable de la source continue d'alimenta tion 20, être du type NPN ; 21 est un transformateur à trois enroulements ; 22, 23 et 24 sont des résistan ces ; 25 représente l'impédance de charge ; 26 est un redresseur ;
27 est une capacité qui, avantageuse ment, peut être du type à quatre sorties dans laquelle les deux extrémités de chaque armature sont sorties séparément. V est la source de tension alternative commandant la bascule.
Le fonctionnement de la bascule est illustré par la fig. 10, sur laquelle on a représenté le réseau clas sique I collecteur (le) en fonction de V collecteur (Vc) pour différentes tensions appliquées à la base du transistor 19.
La tension de V étant supposée de valeur nulle, le point de fonctionnement est figuré par le point d'intersection A de la droite limite 0 du transistor 19 avec la droite de charge correspondant à 24 et tracée sur la caractéristique à partir de B figurant, sur l'axe des Vc, la tension de source continue 20.
Si l'on fait croitre maintenant la tension V, tant que sa valeur de crête est inférieure à la tension de 20, le point de fonctionnement reste en A.
Puis, dès que cette valeur dépasse la tension de 20, le point figuratif du potentiel-base décrit, pen dant la partie de période où la valeur de crête de V est plus grande que la tension de 20,à partir de A, dans la droite du réseau en général, une courbe bi univoque, pour revenir en A dès que la valeur de crête de V est inférieure à la tension de 20.
Il y a donc eu variation de courant collecteur pendant le temps où la valeur de crête de V était plus grande que la tension de 20. Cette variation donne lieu dans le transformateur 21, et par suite aux bornes de 27,à une tension qui, redressée par le redresseur 26, tend à rendre la base du transistor positive.
Par effet cumulatif, à partir du moment où la valeur de crête de V est devenue plus grande que la tension de 20, le point de fonctionnement passe brus quement (en quelques périodes du signal de com mande) de A en B, et le signal de sortie aux bornes de 25, qui était primitivement nul, prend sa valeur de régime.
En faisant diminuer ensuite la tension de V, le point de fonctionnement reste en B tant que cette tension est plus grande qu'une certaine valeur Vc, dite tension de maintien, puis il passe brusquement en A si la tension de V devient plus petite que Vc, la tension de sortie devenant nulle à ce moment. Comme on le comprend aisément, toute défec tuosité dans un des éléments du montage rendra auto matiquement nul le courant de sortie.
Le montage décrit ci-dessus possède donc la pro priété d'amplifier, une fois amorcée, une tension d'entrée plus grande que Vc. Mais si cette tension disparaît (même pendant un court instant), la tension de sortie, qui était devenue nulle pendant l'interrup tion, reste identiquement nulle lorsque la tension ini tiale est appliquée de nouveau, pourvu qu'elle soit inférieure à la tension de 20.
Une façon simple de réaliser l'amorçage du dis positif consiste, par exemple, à réunir, pendant un court instant, les points a et B (fig. 9).
On a vu plus haut qu'une tension d'entrée plus grande que la tension de 20 amorçait spontanément le dispositif.
Dans certains cas, il peut être intéressant d'élimi ner cet amorçage spontané. On y arrive, par exemple, en faisant précéder la bascule qui vient d'être décrite, par un amplificateur à transistor 28, tel que celui représenté en fig. 11 à titre d'exemple, et qui, en régime saturé, délivrera une tension tt toujours infé rieure à la tension de 20.