EP1409324B1 - Procede de detection de la presence d'un vehicule circulant sur une voie de type ferroviaire et equipments associes - Google Patents

Procede de detection de la presence d'un vehicule circulant sur une voie de type ferroviaire et equipments associes Download PDF

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EP1409324B1
EP1409324B1 EP02753958A EP02753958A EP1409324B1 EP 1409324 B1 EP1409324 B1 EP 1409324B1 EP 02753958 A EP02753958 A EP 02753958A EP 02753958 A EP02753958 A EP 02753958A EP 1409324 B1 EP1409324 B1 EP 1409324B1
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EP
European Patent Office
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block
circuit
frequency
blocks
playing
Prior art date
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EP02753958A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP1409324A1 (fr
Inventor
Michel Rousseau
Eric L'echevin
Jean-Pierre Franckart
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alstom Belgium SA
Original Assignee
Alstom Belgium SA
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/08—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for controlling traffic in one direction only
    • B61L23/14—Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for controlling traffic in one direction only automatically operated
    • B61L23/16—Track circuits specially adapted for section blocking
    • B61L23/166—Track circuits specially adapted for section blocking using alternating current

Definitions

  • the present invention relates to a presence detection method or more particularly of the non-presence of a moving vehicle on a railway type track comprising two rails.
  • the present invention also relates to associated equipment for the implementation of the said device.
  • the tracks of the railway network for which train detection is provided by circuit of track are currently equipped with either insulating joints, either of electrical joints, in both cases arranged to regular intervals along the track sections (also called "cantonments"), as described in GB 2 213 972A.
  • the "joint” is consists of two successive "plug circuits" which are separated by a section of track.
  • An electric joint is therefore consisting of two rails of a certain length and each electrically represented by a self, of a first and a second chord block also called “Tuning Unit” in English (TU) allowing the realization a tuning to the frequency of the track circuit.
  • a first block of agreement perform the short circuit at a given first frequency while the second chord block assures the tuning of the joint electrical and coupling at this same frequency.
  • these functions are reciprocal for the two track circuits that each seal separates.
  • the devices proposed for determine said presence or non-presence are essentially consisting of mechanical devices such axle counters.
  • the present invention aims to propose a new configuration of electrical equipment that does not does not have the disadvantages of the state of the art.
  • the present invention aims to propose a solution that helps reduce the distances used to placement of electrical joints and thereby reduce uncertainty about the position of the point of occupancy or release of the section in the electrical joint.
  • the present invention is all particularly to propose a solution that can be applicable in the field of railway stations, where the distances between switches (and therefore the lengths available for placement of electrical seals) are lower than in the open and where the detection of presence of a train must be carried out with more than precision.
  • the present invention also aims to propose a solution that allows embedding joints provided according to the present invention to equipment such as as proposed according to the state of the art to be able to monitor any section of track while avoiding the presence of insulating seal.
  • the present invention also aims to allow the superposition of track circuits.
  • the present invention relates to a method of detecting the presence or non-presence of a vehicle, such as a train, traveling on a railway with two rails under the form of a series of track circuits called cantonments and separated by electrical joints, each seal forming a separation between a first track circuit which operates at a first frequency and a second circuit track that operates at a second frequency.
  • At least one of said frequencies is greater than 5 kHz, preferably 10 kHz and still preferably at 20 kHz. Preferably both frequencies of use are greater than 5, 10 or even 20 kHz.
  • At least one of the two electrical joints is a three-block joint, which is arranged between the rails, a first block playing the role of a short circuit at said first frequency and being transparent to said second frequency, a second block acting as a short circuit to said second frequency and being transparent to said first frequency, and the central block playing the role of a capacity at each two frequencies.
  • a final object of the present invention resides in a device for the implementation of processes described above.
  • the present invention also aims to allow detection of presence or non-presence of a railway vehicle in track configurations including a large number of referrals such as stations.
  • Figure 1 shows a track provided with 2-block electric seals (in a 2 + 2 configuration blocks).
  • Figures 4 and 5 represent schematic the shunt curves (corresponding to the figures 2nd and 3rd) for electrical seals respectively at two blocks and three blocks, using low frequencies (BF - BF).
  • Figures 6 and 7 show two shapes preferred embodiment of a high frequency electrical seal, according to one embodiment of the invention.
  • Figure 8 shows the elements of an electric joint 3 high frequency blocks according to one embodiment of the invention.
  • Figure 9 shows an example of seals 3 blocks, able to receive or send two signals at the same time time.
  • Figures 10 and 11 show two shapes execution for a 4-block configuration where are used, on the one hand, a low frequency joint and other on the other hand, a high frequency seal.
  • Fig. 12 shows an embodiment particular of the present invention where a superposition of a high-frequency channel circuit is performed in a low frequency track circuit.
  • an electrical seal (called electrical joint RX / TX) as shown in Figure 1 comprises, arranged between two rails 1 and 2, two blocks OK, respectively TU.RX ("Tuning Unit - Receiver") and TU.TX ("Tuning Unit - Transmitter”), which connect two rails, and which are arranged at a distance between 15 and 30 m apart.
  • the distance between two joints 3 and 4 can vary between a few hundred meters and one or even two kilometers.
  • This seal then separates the way in two parts 5 and 6, called “cantonments", with a recovery zone 7, corresponding to the distance between the two blocks. Presence detection of a train is carried out via signals electrical devices present in the circuits corresponding to so-called cantonments at typical frequencies for each cantonment, which allows an electrical separation of two adjacent circuits.
  • block 10 of seal 3 includes RLC circuits, which make this block equivalent to a capacitor tuning to a first F1 frequency.
  • this block 10 is linked to a issuer (not shown), which is essentially equivalent to a series AC voltage source with said capacity and transmitting a signal at a frequency F1.
  • the block 11 of the joint 4 is equivalent to a tuning capacitor at frequency F1 and this block 11 is linked to a receiver (not shown), which is basically equivalent to a selective AC voltmeter arranged in parallel on the block 11 and which is capable of detect a potential difference at the frequency F1.
  • the block 12 of the gasket 4 includes RLC circuits which make said block is equivalent to a short circuit at the frequency F1.
  • the signal at frequency F1 can not go from circuit from Box 5 to the adjacent circuit of cantonment 6.
  • block 12 behaves like a capacitor tuning to a second frequency F2 and this block 12 is linked to a transmitter at this frequency F2, which sends a signal to the ring circuit.
  • the block 11 of the seal 4 is equivalent to a short circuit at frequency F2. Short circuits, respectively at the frequency F1 and at the frequency F2, thus ensure the effective separation of the two circuits adjacent quarters 5 and 6.
  • the detection of a train on the quarter 5 for example is due to the fact that the axle of this train forms in itself a short circuit between the rails. In reality, the axle has a low impedance which can be equated with a short circuit and that will cause a fall current in the receiver linked to block 11, which off. This deactivation then corresponds to the detection of a train between blocks 10 and 11.
  • Figures 2a, 2b and 2c show the equivalent circuits for a two-block electric joint.
  • Figure 2d shows the potential curves of the two signals 15 and 16, near and in the electrical joint.
  • Figure 2e shows the curves of "shunt" for the seal as shown in Figure 2a. These curves give the resistance that is recognized as being the maximum impedance that causes the deactivation of a receiver (voltage drop detected) and so allows the detection of a train. This value is dependent on the position along the track, and at each position, this value must be greater than the effective resistance of the axle, which is represented by the value 17. As long as this value is below the shunt curves, the train will be detected without problem.
  • Block 26 (on the left) serves as short circuit at frequency F2 and has an impedance raised to the frequency F1. Block 26 is therefore a open circuit at F1; we also say that it is "transparent” at frequency F1.
  • block 27 (on the right) serves of short circuit at frequency F1 and this block 27 is transparent at frequency F2.
  • the central block 25 is linked at the same time to a transmitter at frequency F2 and a receiver at the frequency F1. This implies that in a adjacent joint, these functions will be reversed and we will have a transmitter at frequency F1 and a receiver at the frequency F2.
  • Figures 3b and 3c show the equivalent circuits, highlighting the separation effective of the two circuits.
  • Figure 3d shows the potential in both circuits.
  • chord blocks are no longer located in different places, such as those represented in Figure 3, but they are in a common unit of agreement 35, called "TU.HF" ("Tuning unit - High Frequency ", which is connected by cables 36 to the three adequate positions along the track. Cables 37 connect the unit 35 to the transmitter and receiver.
  • TU.HF Transmission unit - High Frequency
  • the present invention provides a version where the distance between the central block and the two blocks outside is of the order of three meters, that is to say that the length of the complete joint is about six meters.
  • a such seal is especially useful in referral areas where we need greater precision in the measurement of the position and therefore the space available for the placement of the electrical seal is lower.
  • the unit common is located next to the track, as shown in Figure 7.
  • Equivalent circuits and curves of shunt are quite similar to the circuits and curves shown in Figure 3, although the distance between the outer terminals of the seal is reduced.
  • Figure 8 shows the components of the unit agree TU.HF for a version installed between the rails.
  • the two functions of the tuning unit 35 namely the transmission function and the reception function, are therefore grouped within the same entity.
  • Two circuits are connected to this entity on both sides of the connections transmission / reception. Each of these circuits can work as a short circuit or with a high impedance depending the frequency considered.
  • the resistance and the self of the rails are modeled by elements 40 and 41.
  • the central block of joint includes two parallel branches, the first branch comprising an RLC circuit 42 and a circuit 43 of coupling connected to the transmitter 44, the second branch comprising a coupling circuit 45 connected to the receiver 46.
  • the two outer blocks each include a circuit RLC, respectively 47 and 48.
  • the resistance 49 is present between the tuning unit and the transmitter 44. This is a precaution to avoid the appearance of waves stationary in the cable.
  • the invention also relates to devices similar to the version of Figure 9, which receive two signals at the same time or that send two signals at the same time (Tx / Tx seals, Rx / Rx seals). This is for example the case for the joints 50 and 51 shown in Figure 11.
  • the tuning unit of the seal 50 is linked to two receivers 52, and the tuning unit of the seal 51 is linked to two transmitters 53.
  • the function of the circuits of coupling 43 and 45 will naturally be adapted to these different embodiments of the seal according to the invention.
  • a receiver / receiver joint (as the seal 50 shown in Figure 9) would need two identical coupling circuits instead of the two different circuits 43 and 45 as shown in FIG. 10, which couple the central block to two receivers.
  • the The present invention proposes to superpose circuits of low frequency and high frequency path.
  • the seal shown is a four-block joint 100 to 103.
  • Blocks 100 and 103 form a plug circuit for the right lane circuit, which works at the F1 frequency.
  • F1 is a 'low' frequency, that is, in below 5 kHz. For this reason, blocks 100 and 103 are separated by a considerable distance, for example 30m.
  • Blocks 101 and 102 form a circuit plug for the left lane circuit, which works at the frequency F5.
  • F5 is a 'high' frequency: it is at less than 5 kHz, and preferably greater than 20 kHz.
  • the blocks 101 and 102 are therefore positioned at a low distance, for example 3m.
  • the HF plug circuit (101, 102) is well positioned. An overlap of the curves of shunt is guaranteed even in the most disadvantageous (curves 105).
  • the HF plug circuit is positioned closer to the capacity of the BF circuit than the short circuit of the BF circuit.
  • FIG 12 shows another combination HF-BF.
  • An HF channel circuit 110 is superimposed on a BF track circuit 120.
  • the HF circuit is between two HF electric seals 111 and 112, each comprising a first block 113 which is a capacity at the frequency F5 of the HF circuit, and a second block 114, which is a short circuit at F5.
  • HF circuit 110 allows monitoring additional part of the track that corresponds to the said circuit, for example to increase the level of security in a referral area.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

Objet de l'invention
La présente invention se rapporte à un procédé de détection de la présence ou plus particulièrement de la non-présence d'un véhicule circulant sur une voie de type ferroviaire comprenant deux rails.
La présente invention se rapporte également aux équipements associés pour la mise en oeuvre dudit dispositif.
Arrière-plan technologique
Les voies du réseau ferroviaire pour lesquelles la détection de train est assurée par circuit de voie sont actuellement équipées soit de joints isolants, soit de joints électriques, dans les deux cas disposés à intervalles réguliers le long des sections de voie (appelées également "cantonnements"), comme décrit dans le document GB 2 213 972A.
Les joints électriques présentent l'avantage, par rapport aux joints isolants, de maintenir une voie galvaniquement sans coupure, c'est-à-dire continue, tout en limitant la transmission d'énergie dans une portion de voie. Ceci permet de réduire considérablement les frais de pose, de maintenance et de surveillance des voies tout en permettant des vitesses plus élevées. Ceci est d'un intérêt particulièrement important pour l'équipement des voies des trains à grande vitesse.
D'un point de vue électrique, le "joint" se compose de deux "circuits bouchons" successifs qui sont séparés par une section de voie. Un joint électrique est donc constitué de deux rails d'une certaine longueur et représentés électriquement chacun par une self, d'un premier et d'un second bloc d'accord appelés également "Tuning Unit" en anglais (TU) permettant la réalisation d'un accord à la fréquence du circuit de voie.
Habituellement, un premier bloc d'accord réalise le court-circuit à une première fréquence donnée tandis que le second bloc d'accord assure l'accord du joint électrique et le couplage à cette même fréquence. A la seconde fréquence, ces fonctions sont réciproques pour les deux circuits de voie que chaque joint sépare.
Les fonctions du joint électrique sont multiples :
  • empêcher la propagation du signal d'un circuit de voie vers le circuit de voie adjacent. Ceci est réalisé par le bloc d'accord extérieur qui présente à la fréquence du circuit de voie une impédance suffisamment faible;
  • présenter à l'extrémité du circuit de voie une impédance suffisante à la fréquence utilisée, au moyen d'un accord parallèle au bloc d'accord intérieur et à la portion de voie du joint électrique;
  • réaliser le couplage entre le circuit d'émission ou de réception et la voie. Cette fonction est assurée par les blocs d'accord.
Il est connu d'utiliser ce type de circuit de voie à joints électriques pour détecter la présence ou plus précisément la non-présence d'un train dans la section de voie considérée. En effet, au passage d'un essieu du train, un court-circuit entre les deux rails sera créé via l'essieu. Ceci permet de détecter la présence dudit train d'après l'évolution de la tension reçue par le récepteur associé à la même fréquence.
Il est habituel d'utiliser, selon l'état de la technique, des joints électriques tels que décrits précédemment pour des sections de voie importantes, c'est-à-dire comprises entre 100 mètres et 2 kilomètres, alors qu'habituellement la distance comprise entre deux blocs d'accord successifs (TU) est comprise entre 15 et 30 mètres au sein d'un même circuit "bouchon".
Habituellement, la mise en oeuvre de tels procédés s'effectue pour des tronçons en pleine voie où les fréquences utilisées sont de ce fait de type basse fréquence, c'est-à-dire inférieure à 5 kHz.
Le problème de détection de la présence d'un train ou plus précisément de sa non-présence est d'autant plus critique dans les zones à grande concentration d'aiguillages telles que les gares où les distances entre deux aiguillages successifs diminuent de manière drastique.
Dans ce cas de figure, il est particulièrement important de pouvoir déterminer avec précision, et ceci au sens sécurité ferroviaire du terme, la présence ou plutôt la non-présence d'un train sous une section de voie adéquate.
Actuellement, les dispositifs proposés pour déterminer ladite présence ou non-présence sont essentiellement constitués de dispositifs mécaniques tels des compteurs d'essieux.
Buts de l'invention
La présente invention vise à proposer une nouvelle configuration d'équipements électriques qui ne présente pas les inconvénients de l'état de la technique.
La présente invention vise à proposer une solution qui permet de réduire les distances utilisées pour le placement des joints électriques et de ce fait réduire l'incertitude sur la position du point d'occupation ou de libération de la section dans le joint électrique.
La présente invention vise tout particulièrement à proposer une solution qui peut être applicable dans le domaine des gares, où les distances entre aiguillages (et par conséquent les longueurs disponibles pour le placement des joints électriques) sont plus faibles qu'en pleine voie et où la détection de la présence d'un train doit être effectuée avec plus de précision.
La présente invention vise également à proposer une solution qui permet d'imbriquer des joints prévus selon la présente invention à des équipements tels que proposés selon l'état de la technique pour pouvoir surveiller toute section de voie tout en évitant la présence de joint isolant.
La présente invention vise également à permettre la superposition de circuits de voie.
Principaux éléments caractéristiques de l'invention
La présente invention se rapporte à un procédé de détection de la présence ou de la non-présence d'un véhicule, tel un train, circulant sur une voie de type ferroviaire comprenant deux rails se présentant sous la forme d'une série de circuits de voie appelés cantonnements et séparés par des joints électriques, chaque joint formant une séparation entre un premier circuit de voie qui fonctionne à une première fréquence et un deuxième circuit de voie qui fonctionne à une deuxième fréquence.
Selon l'invention, au moins une desdites fréquences est supérieure à 5 kHz, de préférence à 10 kHz et encore de préférence à 20 kHz. De préférence, les deux fréquences d'utilisation sont supérieures à 5, 10 ou encore 20 kHz.
Selon une première forme d'exécution, au moins un des deux joints électriques est un joint à trois blocs, qui est disposé entre les rails, un premier bloc jouant le rôle d'un court-circuit à ladite première fréquence et étant transparent à ladite seconde fréquence, un second bloc jouant le rôle d'un court-circuit à ladite seconde fréquence et étant transparent à ladite première fréquence, et le bloc central jouant le rôle d'une capacité à chacune des deux fréquences.
Selon une autre forme d'exécution, au moins un des deux joints électriques est un joint à quatre blocs, qui est disposé entre les rails, comprenant :
  • un premier bloc et un deuxième bloc qui forment un circuit bouchon à la première fréquence, ladite fréquence étant inférieure à 5 kHz, le premier bloc jouant le rôle d'un court-circuit, le deuxième bloc jouant le rôle d'une capacité, lesdits blocs étant disposés dans un ordre prédéterminé,
  • un troisième bloc et un quatrième bloc qui forment un circuit bouchon à la deuxième fréquence, ladite fréquence étant supérieure à 5 kHz, le troisième bloc jouant le rôle d'une capacité et le quatrième bloc jouant le rôle d'un court-circuit,
lesdits troisième et quatrième blocs étant disposés entre lesdits premier et deuxième blocs et dans l'ordre inverse que celui desdits deux premier et deuxième blocs.
Selon un autre objet de la présente invention, on se propose de superposer des circuits de voie basse fréquence avec des circuits de voie haute fréquence tout en utilisant les procédés décrits ci-dessus.
Un dernier objet de la présente invention réside dans un dispositif pour la mise en oeuvre des procédés décrits ci-dessus.
Selon un premier exemple d'exécution, un tel dispositif comprend:
  • un bloc central, comprenant deux branches parallèles, la première branche comprenant un circuit RLC et un premier circuit de couplage, la deuxième branche comprenant un deuxième circuit de couplage,
  • un bloc comprenant un circuit RLC, ce bloc jouant le rôle d'un court-circuit à l'une des deux fréquences et étant transparent à la deuxième fréquence,
  • un bloc comprenant un circuit RLC, ce bloc jouant le rôle d'un court-circuit à la deuxième des deux fréquences et étant transparent à la première fréquence.
Selon une autre forme d'exécution, un tel dispositif comprend :
  • un premier bloc et un deuxième bloc qui forment un circuit bouchon à la première fréquence, ladite fréquence étant inférieure à 5 kHz, le premier bloc jouant le rôle de court-circuit, le deuxième bloc jouant le rôle de capacité, lesdits blocs étant disposés dans un ordre prédéterminé,
  • un troisième bloc et un quatrième bloc qui forment un circuit bouchon à la deuxième fréquence, ladite fréquence étant supérieure à 5 kHz, le troisième bloc jouant le rôle de capacité et le quatrième bloc jouant le rôle de court-circuit,
lesdits troisième et quatrième blocs étant disposés entre lesdits premier et deuxième blocs et dans l'ordre inverse que celui desdits deux premier et deuxième blocs.
Enfin, la présente invention vise également à permettre la détection de la présence ou de la non-présence d'un véhicule ferroviaire dans des configurations de voie comprenant un grand nombre d'aiguillages telles que les gares.
Brève description des dessins
La figure 1 représente une voie pourvue de joints électriques à 2 blocs (selon une configuration 2 + 2 blocs).
Les figures 2 représentent une réalisation selon la figure 1 et son mode de fonctionnement, dans lesquelles :
  • la figure 2a représente une voie comprenant deux cantonnements séparés par des joints électriques à deux blocs,
  • les figures 2b et 2c représentent les circuits de voie correspondant aux deux cantonnements séparés par un joint électrique à deux blocs,
  • la figure 2d représente les potentiels des signaux dans les deux circuits de voie, ceci en utilisant ce joint à deux blocs,
  • la figure 2e représente les courbes de shunt pour un joint à deux blocs.
Les figures 3 représentent une forme d'exécution où un joint électrique à 3 blocs est utilisé et son mode de fonctionnement, dans lesquelles :
  • la figure 3a représente une voie comprenant deux cantonnements séparés par un joint électrique à trois blocs,
  • les figures 3b et 3c représentent les circuits de voie correspondant aux deux cantonnements séparés par un joint électrique à trois blocs,
  • la figure 3d représente les potentiels des signaux dans les deux circuits de voie, pour un joint électrique à trois blocs, et
  • la figure 3e représente les courbes de shunt pour un joint électrique à trois blocs.
Les figures 4 et 5 représentent de manière schématique les courbes de shunt (correspondant aux figures 2e et 3e) pour des joints électriques respectivement à deux blocs et à trois blocs, utilisant des basses fréquences (BF - BF).
Les figures 6 et 7 représentent deux formes d'exécution préférée d'un joint électrique haute fréquence, selon une forme d'exécution de l'invention.
La figure 8 représente les éléments principaux d'un joint électrique 3 blocs haute fréquence selon une forme d'exécution de l'invention.
La figure 9 représente un exemple de joints 3 blocs, pouvant recevoir ou envoyer deux signaux en même temps.
Les figures 10 et 11 représentent deux formes d'exécution pour une configuration à 4 blocs où sont utilisés, d'une part, un joint basse fréquence et d'autre part, un joint haute fréquence.
La figure 12 représente une forme d'exécution particulière de la présente invention où une superposition d'un circuit de voie haute fréquence est effectuée dans un circuit de voie basse fréquence.
Description détaillée de plusieurs formes d'exécution préférée de l'invention
Afin de mieux appréhender les solutions proposées selon la présente invention, une analyse détaillée de mise en oeuvre pour des joints électriques respectivement à deux blocs et à trois blocs sera reprise ci-dessous.
Classiquement, un joint électrique (appelé joint électrique RX/TX) tel que représenté à la figure 1 comprend, disposés entre deux rails 1 et 2, deux blocs d'accord, respectivement TU.RX ("Tuning Unit - Receiver") et TU.TX ("Tuning Unit - Transmitter"), qui connectent les deux rails, et qui sont disposés à une distance comprise entre 15 et 30 m l'un de l'autre. La distance entre les deux joints 3 et 4 peut varier entre quelques centaines de mètres et un ou même deux kilomètres. Ce joint sépare alors la voie en deux parties 5 et 6, appelées "cantonnements", avec une zone 7 de recouvrement, correspondant à la distance entre les deux blocs. La détection de la présence d'un train est effectuée par l'intermédiaire de signaux électriques présents dans les circuits correspondant aux dits cantonnements à des fréquences typiques pour chaque cantonnement, ce qui permet une séparation électrique de deux circuits adjacents.
Dans le cas de la figure 1, le bloc 10 du joint 3 comprend des circuits RLC, qui rendent ce bloc équivalent à un condensateur d'accord à une première fréquence F1. En même temps, ce bloc 10 est lié à un émetteur (non représenté), qui est essentiellement équivalent à une source de tension AC disposée en série avec ladite capacité et qui émet un signal à une fréquence F1. De la même façon, le bloc 11 du joint 4 est équivalent à un condensateur d'accord à la fréquence F1 et ce bloc 11 est lié à un récepteur (non représenté), qui est essentiellement équivalent à un voltmètre sélectif AC disposé en parallèle sur le bloc 11 et qui est capable de détecter une différence de potentiel à la fréquence F1. Le bloc 12 du joint 4 comprend des circuits RLC qui rendent ledit bloc équivalent à un court-circuit à la fréquence F1. Ainsi, le signal à la fréquence F1 ne peut pas aller du circuit du cantonnement 5 vers le circuit adjacent du cantonnement 6.
A son tour, le bloc 12 se comporte comme un condensateur d'accord à une deuxième fréquence F2 et ce bloc 12 est lié à un émetteur à cette fréquence F2, qui envoie un signal dans le circuit du cantonnement 6. De même, le bloc 11 du joint 4 est équivalent à un court-circuit à la fréquence F2. Les courts-circuits, respectivement à la fréquence F1 et à la fréquence F2, assurent ainsi la séparation effective des deux circuits des cantonnements adjacents 5 et 6.
La détection d'un train sur le cantonnement 5 par exemple est due au fait que l'essieu de ce train forme en soi un court-circuit entre les rails. En réalité, l'essieu présente une impédance faible qui peut être assimilée à un court-circuit et qui va provoquer une chute de courant dans le récepteur lié au bloc 11, ce qui le désactive. Cette désactivation correspond alors à la détection d'un train entre les blocs 10 et 11.
Les figures 2a, 2b et 2c montrent les circuits équivalents pour un joint électrique à deux blocs. La figure 2d montre les courbes de potentiel des deux signaux 15 et 16, à proximité et dans le joint électrique.
La figure 2e représente les courbes de "shunt" pour le joint tel que représenté à la figure 2a. Ces courbes donnent la résistance qui est reconnue comme étant l'impédance maximale qui cause la désactivation d'un récepteur (chute de tension détectée) et ainsi permet la détection d'un train. Cette valeur est dépendante de la position le long de la voie, et à chaque position, cette valeur doit être supérieure à la résistance effective de l'essieu, qui est représentée par la valeur 17. Tant que cette valeur se trouve en dessous des courbes de shunt, le train sera détecté sans problème.
Il y a cependant une incertitude sur la valeur de cette impédance, qui dépend des circonstances (humidité ambiante, état du ballast, etc.). Sont donc définies les courbes 19 et 19', qui correspondent aux circonstances optimales, c'est-à-dire pour une isolation minimale du ballast et une tension minimale de transmission, et les courbes 18 et 18' qui correspondent aux plus mauvaises circonstances, c'est-à-dire pour une isolation maximale du ballast et une tension maximale de transmission.
La position de ces courbes est particulièrement importante pour assurer la détection du train lorsqu'il passe par la zone 7 de recouvrement d'un joint électrique. Comme les résistances de shunt diminuent très vite dans cette zone, il arrive un moment où la résistance de l'essieu devient supérieure à ces courbes. A cet instant, le train n'est plus détecté.
Supposons qu'un train se déplace de gauche à droite sur l'axe horizontal. En tenant compte de la définition des courbes 18,18' et 19,19', on peut observer que le train (plus précisément son premier essieu shunteur) sera détecté par le circuit 6 (fréquence F2) au plus tard au point 20. De même, le train (plus précisément son dernier essieu shunteur) ne sera plus détecté par le circuit 5 (fréquence F1), au plus tôt au point 21. Il est clair que, pour assurer la détection à tout instant, soit par le circuit 5, soit par le circuit 6, le point 20 doit précéder le point 21 sur l'axe horizontal.
La même analyse détaillée peut s'effectuer pour une autre forme d'exécution, selon laquelle un joint électrique comprenant trois blocs d'accord est représenté comme à la figure 3a. Bien entendu, ce joint forme la séparation entre deux circuits de voie adjacents 5 et 6 et appelés cantonnements, pour lesquels les signaux utilisés sont à des fréquences F1 et F2.
Le bloc central 25, dénommé TX.RX ("Transmitter and Receiver"), sert de capacité aux deux fréquences F1 et F2. Le bloc 26 (du côté gauche) sert de court-circuit à la fréquence F2 et présente une impédance élevée à la fréquence F1. Le bloc 26 constitue donc un circuit ouvert à F1 ; on dit aussi qu'il est "transparent" à la fréquence F1. De même, le bloc 27 (du côté droit) sert de court-circuit à la fréquence F1 et ce bloc 27 est transparent à la fréquence F2. Le bloc central 25 est lié en même temps à un émetteur à la fréquence F2 et à un récepteur à la fréquence F1. Ceci implique que dans un joint adjacent, ces fonctions seront inversées et on aura un émetteur à la fréquence F1 et un récepteur à la fréquence F2 .
Les figures 3b et 3c représentent les circuits équivalents, mettant en évidence la séparation effective des deux circuits. La figure 3d représente les potentiels dans les deux circuits.
L'avantage principal d'un joint à trois blocs peut être perçu en analysant les courbes de shunt représentées à la figure 3e. Le point à partir duquel les courbes commencent leur chute vers la résistance nulle à la hauteur du court-circuit, est maintenant situé au milieu du joint, c'est-à-dire là où se trouve la source de tension. Ceci signifie que la zone de recouvrement des deux courbes de shunt 28 et 29 les moins favorables, pour une même résistance de l'essieu (ligne 17), devient plus importante. La zone minimale de recouvrement est située entre les points 30 et 31. En comparant les figures 2e et 3e, on observe que la zone de recouvrement est plus importante pour la version à trois blocs. Ceci conduit en fait à une meilleure détection dans le joint électrique, ce qui permet d'en diminuer la longueur minimale et donc d'augmenter la longueur maximale du circuit de voie.
Selon l'état de la technique, il est proposé d'utiliser des joints électriques pour des circuits de pleine voie avec des fréquences d'utilisation comprises entre 1,5 et 4 kHz. On les appelle basses fréquences car elles nécessitent des distances entre les blocs d'accord successifs relativement élevées de manière à réaliser une impédance de joint suffisante. On a représenté de manière schématique aux figures 4 et 5 le comportement des courbes de shunt pour des configurations selon l'état de la technique d'un joint électrique respectivement à deux blocs et à trois blocs utilisant des basses fréquences.
Selon l'invention, on suggère d'utiliser pour la détection de trains des signaux à haute fréquence, c'est-à-dire des signaux présentant une fréquence supérieure à 5 kHz et de préférence supérieure à 10 kHz et encore de préférence supérieure à 20 kHz.
Ceci permet de rapprocher les blocs (et ainsi de réduire la longueur du joint électrique), ce qui devient particulièrement avantageux dans les zones de fortes concentrations d'aiguillages telles les gares.
Selon une forme d'exécution préférée représentée à la figure 6, les blocs d'accord ne sont plus localisés à des endroits différents, comme ceux représentés à la figure 3, mais ils se trouvent dans une unité commune d'accord 35, dénommée "TU.HF" ("Tuning unit - High Frequency", qui est reliée par des câbles 36 aux trois positions adéquates le long de la voie. Des câbles supplémentaires 37 connectent l'unité 35 à l'émetteur et au récepteur.
La présente invention prévoit une version où la distance entre le bloc central et les deux blocs extérieurs est de l'ordre de trois mètres, c'est-à-dire que la longueur du joint complet est d'environ six mètres. Un tel joint est surtout utile dans des zones d'aiguillage où l'on a besoin d'une plus grande précision dans la mesure de la position et de ce fait l'espace disponible pour le placement du joint électrique est plus faible.
Selon une autre forme d'exécution, l'unité commune est localisée à côté de la voie, comme représenté à la figure 7. Les circuits équivalents et les courbes de shunt sont tout à fait analogues aux circuits et aux courbes représentés à la figure 3, bien que la distance entre les bornes extérieures du joint soit réduite.
La figure 8 montre les composants de l'unité d'accord TU.HF pour une version installée entre les rails. Les deux fonctions de l'unité d'accord 35, à savoir la fonction d'émission et la fonction de réception, sont donc regroupées au sein d'une même entité. Deux circuits sont connectés à cette entité de part et d'autre des connexions émission/réception. Chacun de ces circuits peut fonctionner comme un court-circuit ou avec une impédance élevée selon la fréquence considérée.
La résistance et la self des rails sont modélisées par les éléments 40 et 41. Le bloc central du joint comprend deux branches parallèles, la première branche comprenant un circuit RLC 42 et un circuit 43 de couplage connecté à l'émetteur 44, la deuxième branche comprenant un circuit de couplage 45, connecté au récepteur 46. Les deux blocs extérieurs comprennent chacun un circuit RLC, respectivement 47 et 48. the résistance 49 est présente entre l'unité d'accord et l'émetteur 44. Ceci est une précaution pour éviter l'apparition d'ondes stationnaires dans le câble.
Le comportement du joint électrique haute fréquence pour le premier circuit (fréquence F1) de voie peut être résumé comme suit :
  • le circuit RLC 42 est conçu de manière à ce que l'unité d'accord soit équivalente à une capacité qui permet le couplage avec l'impédance constituée par le demi-joint du côté droit de la voie à une fréquence F1,
  • le circuit RLC 48 de l'unité d'accord (côté droit) agit alors comme un court-circuit à la fréquence F1,
  • le circuit RLC 47 de l'unité d'accord (côté gauche) est équivalent à une haute impédance le rendant transparent à cette fréquence F1,
  • à la fréquence F1, le joint HF est donc équivalent à un joint RX classique.
Le comportement du joint électrique haute fréquence pour le second circuit de voie peut être résumé comme suit :
  • le circuit RLC 42 est conçu de manière à ce que l'unité d'accord soit équivalente à une capacité qui permet le couplage avec l'impédance constituée par le demi-joint du côté gauche de la voie à une fréquence F2,
  • le circuit RLC 47 de l'unité d'accord (côté gauche) agit alors comme court-circuit à la fréquence F2,
  • le circuit RLC 48 de l'unité d'accord (côté droit) est équivalent à une haute impédance le rendant transparent à cette fréquence F2,
  • à la fréquence F2, le joint HF est donc équivalent à un joint TX classique.
L'invention porte également sur des dispositifs similaires à la version de la figure 9, qui reçoivent deux signaux en même temps ou qui envoient deux signaux en même temps (joints Tx/Tx, joints Rx/Rx). Ceci est par exemple le cas pour les joints 50 et 51 représentés à la figure 11. L'unité d'accord du joint 50 est liée à deux récepteurs 52, et l'unité d'accord du joint 51 est liée à deux émetteurs 53. La fonction des circuits de couplage 43 et 45 sera naturellement adaptée à ces différentes formes d'exécution du joint selon l'invention.
Par exemple, un joint récepteur/récepteur (comme le joint 50 représenté à la figure 9) aurait besoin de deux circuits de couplage identiques au lieu des deux circuits différents 43 et 45 comme représentés à la figure 10, qui couplent le bloc central à deux récepteurs.
Selon une autre forme d'exécution, la présente invention se propose de superposer des circuits de voie basse fréquence et haute fréquence.
Selon la forme d'exécution représentée aux figures 10 et 11, une configuration quatre blocs basse fréquence - haute fréquence est décrite.
Le joint montré est un joint à quatre blocs 100 à 103. Les blocs 100 et 103 forment un circuit bouchon pour le circuit de voie de droite, qui fonctionne à la fréquence F1. F1 est une fréquence 'basse', c'est-à-dire en dessous de 5 kHz. Pour cette raison, les blocs 100 et 103 sont séparés par une distance considérable, par exemple 30m.
Les blocs 101 et 102 forment un circuit bouchon pour le circuit de voie de gauche, qui fonctionne à la fréquence F5. F5 est une 'haute' fréquence : elle est au moins de 5 kHz, et de préférence supérieure à 20kHz. Les blocs 101 et 102 sont donc positionnés à une faible distance, par exemple 3m.
Ce qui est important est le positionnement du circuit bouchon 'haute fréquence' (blocs 101 et 102) vis-à-vis du circuit bouchon 'basse fréquence' (blocs 100 et 104). L'exemple de la figure 10 montre un positionnement inadéquat, comme le montrent les courbes de shunt 105 et 106. Dans la situation la plus mauvaise (courbes 105), il se produit un manque de recouvrement des courbes, résultant en une zone 107 d'incertitude de la localisation.
A la figure 11, le circuit bouchon HF (101, 102) est bien positionné. Un recouvrement des courbes de shunt est garanti, même dans la situation la plus désavantageuse (courbes 105).
En règle générale, le joint à quatre blocs comme il vient d'être décrit consiste en :
  • un circuit bouchon basse fréquence (BF), comprenant deux blocs : un court-circuit et une capacité, disposés dans un ordre prédéterminé,
  • un circuit bouchon haute fréquence (HF) superposé sur le circuit bouchon BF, c'est-à-dire entre les blocs du circuit BF, le circuit bouchon HF comprenant également deux blocs : un court-circuit et une capacité, disposés dans l'ordre inverse que celui du circuit BF.
De préférence, le circuit bouchon HF est positionné plus proche de la capacité du circuit BF que du court-circuit du circuit BF.
On peut également selon l'invention superposer un joint HF comprenant trois blocs, à un joint à deux blocs à basse fréquence ou à haute fréquence.
La figure 12 montre une autre combinaison HF-BF. Un circuit de voie HF 110 est superposé sur un circuit de voie BF 120. Le circuit HF se trouve entre deux joints électriques HF 111 et 112, chacun comprenant un premier bloc 113 qui est une capacité à la fréquence F5 du circuit HF, et un deuxième bloc 114, qui est un court-circuit à F5. Le circuit HF 110 permet une surveillance additionnelle de la partie de voie qui correspond au dit circuit, par exemple pour augmenter le niveau de sécurité dans une zone d'aiguillage.

Claims (7)

  1. Procédé de détection de la présence ou de la non-présence d'un véhicule, tel un train, circulant sur une voie de type ferroviaire comprenant deux rails se présentant sous la forme d'une série de circuits de voie appelés cantonnements et séparés par des joints électriques, chaque joint formant une séparation entre un premier circuit de voie qui fonctionne à une première fréquence et un deuxième circuit de voie qui fonctionne à une deuxième fréquence, caractérisé en ce qu'au moins une desdites fréquences est supérieure à 10 kHz et caractérisé en ce qu'au moins un desdits joints électriques est un joint à trois blocs, qui est disposé entre les rails, un premier bloc jouant le rôle d'un court-circuit à ladite première fréquence et étant transparent à ladite seconde fréquence, un second bloc jouant le rôle d'un court-circuit à ladite seconde fréquence et étant transparent à ladite première fréquence, et le bloc central jouant le rôle d'une capacité à chacune des deux fréquences.
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins une des fréquences d'utilisation est une fréquence supérieure à 20 kHz.
  3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les deux fréquences d'utilisation sont des fréquences supérieures à 10 kHz et de préférence à 20 kHz.
  4. Procédé de détection de la présence ou de la non-présence d'un véhicule, tel un train, circulant sur une voie de type ferroviaire comprenant deux rails se présentant sous la forme d'une série de circuits de voie appelés cantonnements et séparés par des joints électriques, chaque joint formant une séparation entre un premier circuit de voie qui fonctionne à une première fréquence et un deuxième circuit de voie qui fonctionne à une deuxième fréquence, caractérisé en ce qu'au moins un desdits joints électriques est un joint à quatre blocs, qui est disposé entre les rails, comprenant :
    un premier bloc (100) et un deuxième bloc (103) qui forment un circuit bouchon à la première fréquence, ladite fréquence étant inférieure à 5 kHz, le premier bloc (100) jouant le rôle d'un court-circuit, le deuxième bloc (103) jouant le rôle d'une capacité, lesdits blocs étant disposés dans un ordre prédéterminé,
    un troisième bloc (101) et un quatrième bloc (102) qui forment un circuit bouchon à la deuxième fréquence, ladite fréquence étant supérieure à 5 kHz, le troisième bloc (101) jouant le rôle d'une capacité et le quatrième bloc (102) jouant le rôle d'un court-circuit,
    lesdits troisième et quatrième blocs (101,102) étant disposés entre lesdits premier (100) et deuxième (103) blocs et dans l'ordre inverse que celui desdits deux premier et deuxième blocs (100,103)
  5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant :
    un bloc central, comprenant deux branches parallèles, la première branche comprenant un circuit RLC (42) et un premier circuit (43) de couplage, la deuxième branche comprenant un deuxième circuit de couplage (45),
    un bloc (47) comprenant un circuit RLC, ce bloc jouant le rôle d'un court-circuit à l'une des deux fréquences et étant transparent à la deuxième fréquence,
    un bloc (48) comprenant un circuit RLC, ce bloc jouant le rôle d'un court-circuit à la deuxième des deux fréquences et étant transparent à la première fréquence.
  6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 4, comprenant:
    un premier bloc (100) et un deuxième bloc (103) qui forment un circuit bouchon à la première fréquence, ladite fréquence étant inférieure à 5 kHz, le premier bloc (100) jouant le rôle de court-circuit, le deuxième bloc (103) jouant le rôle de capacité, lesdits blocs étant disposés dans un ordre prédéterminé,
    un troisième bloc (101) et un quatrième bloc (102) qui forment un circuit bouchon à la deuxième fréquence, ladite fréquence étant supérieure à 5 kHz, le troisième bloc (101) jouant le rôle de capacité et le quatrième bloc (102) jouant le rôle de court-circuit,
    lesdits troisième et quatrième blocs étant disposés entre lesdits premier (100) et deuxième (103) blocs et dans l'ordre inverse que celui desdits deux premier et deuxième blocs (100,103).
  7. Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes pour la détection de la présence ou de la non-présence d'un véhicule ferroviaire dans des configurations de voie comprenant un grand nombre d'aiguillages telles les gares.
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