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L'invention se rapporte à un dispositif pour l'arrêt automatique de convois ferroviaires au moyen d'un. champ magnétique.
Les exigences toujours croissantes en vitesse et sécurité du trafic ferroviaire requièrent la possibi- lité de mettre à l'arrêt automatiquement le convoi lors- que l'indication de "circulation" n'est pas donnée par l'appareil de signalisation.
On a déjà proposé des systèmes devant résou- dre ce problème par l'emploi de la haute fréquence ou d'éléments photoélectriques. L'inconvénient de ces sys- tèmes réside principalement dans le fait que des ampli- ficateurs à lampes doivent être placés sur la locomotive, dont l'entretien en cas de fonctionnement rude et de
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secousses continuelles, toutes choses inévitables dans une locomotive, est assez coûteux. Un autre système déjà proposé, dans lequel des courants de code sont transmis à la locomotive par les rails de roulement et sont captés.au moyen d'àmplificateurs magnétiques, re- quiert une source:de.fréquence audible sur la locomoti- ve et des dispositifs onéreux sur la voie.
Un autre dispositif.déjà'proposé'aussi, dans lequel l'indication de signal' est.transmise par un accouplement galvanique au moyen d'un'rail isolé à la locomotive, ,nécessite un entretien'.soigné de la voie et échoue complètement dans des conditions opératoires humides et sans propreté.
Les systèmes .dans lesquels .'l'indication de signal est transmise magnétiquement à la locomotive fonctionnent sans dépendre en aucune façon des conditions atmosphé- riques et sontsûrs dans toutes les conditions atmosphé- riques. Il existe en principe deux genres de systèmes magnétiques de ce genre, à savoir un système avec- élec- troaimants, qui sont alimentés avec du courant de fré- quence audible à partir.d'une source installée 'sur la locomotive, et un système avec aimants permanents ou électroaimants, alimenté sur la voie en courant continu L'inconvénient du premier système réside dans la néces- sité d'employer une source de fréquence audible spécial sur la.locomotive; en outre, le contrôle de la partie de l'appareil montée sur la voie est impossible.
Le second'système échoue en cas de vitesses de convoi très petites.
Un dispositif simple et robuste, mais cepen- dant de fonctionnement sûr, pour le freinage' automati- que des convois,'est spécialement nécessaire lorsque la
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voie ne peut pas être maintenue constamment dans un état satisfaisant, lorsque le trafic est dense et doit suivre un plan de circulation de grande précision, et lorsque l'observation des signaux est rendue difficile par suite de brouillards denses fréquents pendant la majeure partie de l'année. De telles conditions se présentent par exemple dans les exploitations à l'air libre.
Un dispositif sûr,pour.le freinage automati- que des convois, doit remplir les conditions techniques suivantes : a) le convoi doit toujours être mis à l'arrêt lorsque le signal ne donne pas l'indication de "circulation", c'est-à-dire non seulement lorsque le signal rouge est allumé, mais aussi lorsque, par suite d'un dérangement,' il n'y a aucun signal qui s'allume.
Cè n'est seulement que lorsque la lumière verte s'éclaire que le convoi peut passer; b) le convoi doit également être toujours mis à l'arrêt lorsque dans le dispositif émetteur sur la voie et dan le dispositif récepteur sur la locomotive il y a un dérangement; c) la sûreté de fonctionnement de l'instrument doit être indépendante de la vitesse du convoi ; d) le bon fonctionnement de l'instrument ne doit pas dépendre des secousses ni des influences atmosphéri- 'lues.. e) l'élément émetteur installé sur la voie doit pou- voir fonctionner avec sûreté tant avec des systèmes de signalisation mécaniques qu'avec des électriques, indé- pendamment de ce que les dispositifs signalisateurs
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sont alimentés en courant alternatif ou continu;
f) l'élément récepteur sur la locomotive ne doit pas nécessiter une source de courant spéciale.
Le dispositif selon l'invention pour l'arrêt automatique des convois répond à toutes ces conditions.
Il consiste en un émetteur magnétique sur la voie et en un récepteur magnétique sur la locomotive, récepteur qui contient un relais polari: - avec deux enroulements branchés en opposition, qui sont alimentés, à partir d'une source de courant, par l'armature de relais pro- pre et son contact de travail. Le dispositif selon l'invention se caractérise en ce que, en série avec. l'enroulement tendant à maintenir l'armature de relais en position opératoire, il est branché une bobine d'in- duction qui contient un noyau ouvert qui, lors du pas- sage de la locomotive sur l'émetteur appliqué sur la voie, est traversé par le champ magnétique de cet émet- teur, tandis que, en série avec l'enroulement branché en opposition, il est raccordé un relais de contrôle.
Le noyau de la bobine d'induction est construit de manière à ce que sa résistance magnétique s'abaisse soudainement lorsqu'il est traversé par un champ magné- tique extérieur.
L'invention est expliquée plus en détail à l'aide du dessin en annexe qui représente un exemple de réalisation.'
La figure 1 montre un schéma de connexions global pour un système électrique de signalisation sur la voie. Le dispositif selon l'invention se. compose en principe de deux parties, à savoir un dispositif émetteur monté sur la voie et un dispositif récepteur installé sur la locomotive.
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ldispositif de signalisation est alimenté de la manière courante à. partir d'une source de courant alter- natif ou continu au poste d'annonce fixe par un commuta- teur et des lampes de contrôle 1 et 2..Dans le circuit de la lampe de signalisation verté 2', est branché un redresseur 3 à un condensateur de filtrage 4. Sur le condensateur 4, une bobine 12 est raccordée en parallèle.
Cette bobine est enroulée sur une culasse de fer qui réunit en série deux aimants permanents dans l'émetteur installé sur la voie.
Au cas où le signal est en position "circulation" la lumière de signalisation'verte 2' s'allume et le flux magnétique excité à travers la bobine-12 supprime le flux magnétique.des aimants permanents. Ce résultat peut du reste être obtenu aussi d'une autre manière que celle, qui est représentée dans la figure.
Au cas où le signal est à la position "arrêt", la lampe de signalisation rouge 1' s'allume, la bobine 12 est sans courant et le flux magnétique des aimants permanents se ferme par l'espace d'air sur l'émetteur.
Le même cas se produit lors d'un grillage ou d'un déran- gement de la lampe verte, ou encore lorsqu'un quelconque des conducteurs du circuit émetteur est interrompu ou lorsqu'il se produit un court-circuit aux fils d'amenée à l'émetteur..... @
Au cas ou l'émetteur'opère conjointement avec un dispositif de signalisation mécanique, le système magné- tique est monté de manière à pouvoir tourner autour de l'axe longitudinal et il est raccordé au bras de signal de telle manière qu'en cas de levée du bras en la. posi- tion "circulation" il soit tourné avec la culasse d'ai- mant vers le haut, si bien que le champ magnétique se ferme à l'extérieur du dispositif récepteur.
Dans ce cas, la bobine 12 enroulée sur la culasse dans la figve 1 fait défaut.
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Le dispositif récepteur se compose de deux parties principales:¯du récepteur proprement dit et d'un élément de relais. Le récepteur est monté sur la locomotive de manière à pouvoir être traversé par le flux magnétique de l'émetteur. Il contient une culasse de fer 15 sur laquelle est enroulée une bobine d'induction 13. La culasse est conformée de telle façon que sa résistance magnétique s'abaisse soudainement lorsque le flux magné- tique qui lui est imposé par l'émetteur atteint une valeun déterminée. De ce fait il est créé, dans la bobine d'in duction 13, une-impulsion de tension.
.Dans la figure 2, on représente un exemple de réalisation d'une telle culasse. La culasse 15 est in-te rompue par une fente d'air dans laquelle est placée une armature de fer 16 qui tourne autour du centre et qui est maintenue par un ressort 17 en une position basculée Par l'action d'un champ magnétique, l'armature est tour- née et s'appuie sur des saillies de la culasse, la fente d'air est supprimée ou tout au moins notablement réduite et le circuit magnétique est fermé.
Le système de relais représenté dans la figure 1, du dispositif récepteur, est monté dans la cabine du con- ducteur du convoi. Il contient un relais polarisé avec deux enroulements 5 et 6 opérant en polarité contraire.
Le relais est alimenté à partir de la source de courant 8 de la locomotive par l'intermédiaire de son armature et du contact de travail 7. En série avec l'enroulement 5, lequel tend à maintenir l'armature 7 en position de travail, est raccordée la bobine d'induction 13 du dispo- sitif récepteur. En série avec le second enroulement 6 du relais polarisé est raccordé, par le contact de travail propre 10 du relais polarisé, un relais de contrôle 11.
D'autres contacts du relais de contrôle,non représentés dans les dessins, servent à la commutation d'un signal
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à lumière rouge et verte au poste opératoire du conduc- teur de convoi, ils excitent une sirène d'alarme et commandent le mécanisme de freinage de la locomotive.
Le système de relais est complété par une clenche de démarrage 9.
Le dispositif selon l'invention est prêt à fonc- tionner en abaissant la clenche 9 Lorsqu'on a abaissé la clenche 9, du courant s'écoule de la source 8 dans l'enroulement de relais 11. L'armature 10 est attirée et ainsi le circuit : source 8 - contact 10 - enroulements 6 et 5 du relais polarisé - bobine 13 - source 8 est fermé. Les actions des enroulements 5 et 6 s'addi- tionnent et le relais polarisé inverse son armature 7 en la position de travail. Lors de l'attraction de l'armature 10 du relais de contrôle Il,: d'autres contacts de ce relais dans la cabine du conducteur du convoi branchent un signal lumineux vert et la locomotive n'est plus freinée.
Après déclenchement de la clenche 9, le cou- rant s'écoule de la source 8 par le contact 7 d'une part à travers l'enroulement 5 et la bobine 13, d'autre part à travers l'enroulement 6, le contact 10 et l'enroule- ment 11. L'enroulement 6 agit alors en opposition à l'enroulement 5; étant donné toutefois que les ampère- tours de ce dernier l'emportent sur les ampère-tours de l'enroulement 6, l'armature 7 demeure en position de travail ; elle est cependant maintenue avec une force plus petite.
On va maintenant décrire l'arrêt d'un.convoi roulant lentement par le dispositif selon l'invention.
Le.dispositif récepteur est lentement traversé par le champ magnétique de l'émetteur. Lorsque le flux magné- tique, dans la culasse de la bobine d'induction 13,
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est suffisamment fort, l'armature 16 saute contre la culasse, et ainsi sa résistance magnétique est brusque- ment diminuée. L'accroissement soudain de l'intensité du'flux magnétique dans la bobine 13 crée'une impulsion de tension qui agit contre la tension de la source 8.
Bien que l'impulsion de tension ne dure qu'un court ins- tant, l'armature 7 du relais polarisé s'écarte du contact de travail et l'admission de courant, à partir de la sour- ce 8, est interrompue. Ceci occasionne également la chute de l'armature 10 du relais de contrôle 11, et d'autres contacts de ce relais remplacent la lumière de contrôle verte dans la cabine du conducteur de convoi par une rou- ge, mettent la sirène d'alarme en fonctionnement et dé- clenchent les freins.
Lors de l'arrêt d'un convoi roulant rapidement, les conditions de courant sont les mêmes que dans le cas précédent. Dans la bobine d'induction, l'impulsion de courant à court terme est toutefois suscitée déjà par simple induction dans la coupure rapide du champ magnéti- que, également lorsque l'armature 16 ne peut pas sauter sur les saillies de la culasse en raison de son inertie.
Au cas où le champ magnétique de l'émetteur est suffisamment fort et où la vitesse de circulation du convoi est élevée, il est créé dans la bobine 13 une for- te impulsion de tension lors de l'entrée de la bobine dans le champ magnétique et une seconde impulsion de tension, opposée, à la sortie du champ magnétique. La première impulsion de tension met le jeu de relais en action, comme décrit plus haut. La seconde impulsion de tension pourrait toutefois être commandée par le circuit bobine 13 - enroulement de relais 11 - enroulement de relais 5 et 6 - bobine 13.
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Par le courant obtenu, le jeu de relais serait de nou- veau placé en position prête à fonctionner. En vue d'éviter ceci, le circuit mentionné est interrompu par' le contact 10 déjà au moment de la première impulsion de tension.
Le dispositif selon l'invention est également mis en fonctionnement lorsque des dérangements quelcon- ques se produisent dans le dispositif installé sur la locomotive. Si par exemple-le raccordement du jeu de relais avec le récepteur proprement dit est interrompu, le courant à travers l'enroulement 5 l'est également, l'armature 7 retombe et ainsi la source de courant est mise hors circuit.. De ce fait, le relais 11 retombe également et l'impulsion de freinage est suscitée.
Lors de l'interruption du circuit du relais 11, l'armature 7 demeure en fait attirée, mais le relais 11 met à nouveau le convoi à l'arrêt.
En cas d'interruption des amenées de courant de la source de courant 8 au jeu de relais, les deux relais retombent également et il est ainsi engendré de nouveau une impulsion de freinage.
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The invention relates to a device for the automatic stopping of railway convoys by means of a. magnetic field.
The ever increasing demands on speed and safety of rail traffic require the possibility of automatically stopping the convoy when the indication of "running" is not given by the signaling device.
Systems have already been proposed to solve this problem by the use of high frequency or photoelectric elements. The disadvantage of these sys- tems lies mainly in the fact that tube amplifiers must be placed on the locomotive, the maintenance of which in the event of rough operation and
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continual jerks, all things inevitable in a locomotive, are quite expensive. Another system already proposed, in which code currents are transmitted to the locomotive by the running rails and are picked up by means of magnetic amplifiers, requires a source: of frequency audible on the locomotive and expensive devices on the way.
Another device, already 'proposed' also, in which the signal indication 'is transmitted by a galvanic coupling by means of an' insulated rail to the locomotive, requires careful maintenance 'of the track and fails completely. in wet and unclean operating conditions.
Systems in which the signal indication is magnetically transmitted to the locomotive operate without any dependence on weather conditions and are safe under all weather conditions. There are in principle two kinds of such magnetic systems, namely a system with electromagnets, which are supplied with frequency current audible from a source installed on the locomotive, and a system. with permanent magnets or electromagnets, supplied on the track with direct current The disadvantage of the first system lies in the need to employ a special audible frequency source on the locomotive; furthermore, it is impossible to check the part of the device mounted on the track.
The second system fails with very low convoy speeds.
A simple and robust device, however safe in operation, for the 'automatic braking of convoys,' is especially necessary when the
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The track cannot be constantly maintained in satisfactory condition, when the traffic is dense and must follow a highly precise traffic plan, and when observation of signals is made difficult by dense fog frequent during most of the day. 'year. Such conditions occur, for example, in open air operations.
A safe device for the automatic braking of convoys must meet the following technical conditions: a) the convoy must always be stopped when the signal does not give the indication of "circulation". ie not only when the red signal is on, but also when, as a result of a fault, there is no signal which lights up.
It is only when the green light comes on that the convoy can pass; b) the train must also always be stopped when there is a fault in the transmitting device on the track and in the receiving device on the locomotive; c) the dependability of the instrument must be independent of the speed of the convoy; d) the proper functioning of the instrument must not depend on shocks or atmospheric influences. e) the transmitter element installed on the track must be able to operate safely with both mechanical signaling systems and with electrics, regardless of whether the signaling devices
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are supplied with alternating or direct current;
f) the receiver element on the locomotive must not require a special power source.
The device according to the invention for the automatic stopping of convoys meets all these conditions.
It consists of a magnetic transmitter on the track and a magnetic receiver on the locomotive, a receiver which contains a polarized relay: - with two windings connected in opposition, which are supplied, from a current source, by the armature own relay and its make contact. The device according to the invention is characterized in that, in series with. as the winding tends to keep the relay armature in the operative position, an induction coil is connected which contains an open core which, when the locomotive passes over the transmitter applied to the track, is the magnetic field of this emitter passes through it, while, in series with the winding connected in opposition, a control relay is connected.
The core of the induction coil is constructed so that its magnetic resistance suddenly drops when it is passed through by an external magnetic field.
The invention is explained in more detail with the aid of the accompanying drawing which shows an exemplary embodiment.
Figure 1 shows an overall circuit diagram for an electrical track signaling system. The device according to the invention is. in principle consists of two parts, namely a transmitter device mounted on the track and a receiver device installed on the locomotive.
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The signaling device is powered in the usual way. from an alternating or direct current source to the stationary announcement station by means of a switch and control lamps 1 and 2 .. In the green signal lamp circuit 2 ', a rectifier 3 is connected. to a filter capacitor 4. On the capacitor 4, a coil 12 is connected in parallel.
This coil is wound on an iron yoke which connects in series two permanent magnets in the transmitter installed on the track.
In case the signal is in the "circulate" position the 'green 2' signal light turns on and the excited magnetic flux through coil-12 removes the magnetic flux from the permanent magnets. This result can moreover also be obtained in a way other than that shown in the figure.
In case the signal is in the "off" position, the red signal lamp 1 'lights up, the coil 12 is without current and the magnetic flux of the permanent magnets is closed by the air space on the transmitter .
The same case occurs when the green lamp burns out or fails, or when any of the conductors of the emitter circuit is interrupted or when a short-circuit occurs to the supply wires. to the sender ..... @
If the transmitter operates in conjunction with a mechanical signaling device, the magnetic system is mounted so as to be able to rotate around the longitudinal axis and it is connected to the signal arm in such a way that in the event of raised arm in the. in the "circulation" position it is rotated with the magnet yoke upwards, so that the magnetic field closes outside the receiving device.
In this case, the coil 12 wound on the yoke in Figve 1 is lacking.
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The receiving device is made up of two main parts: ¯ the receiver itself and a relay element. The receiver is mounted on the locomotive in such a way that the magnetic flux of the transmitter can pass through it. It contains an iron yoke 15 on which is wound an induction coil 13. The yoke is shaped in such a way that its magnetic resistance suddenly drops when the magnetic flux imposed on it by the emitter reaches a value. determined. As a result, a voltage pulse is created in the induction coil 13.
In FIG. 2, an exemplary embodiment of such a cylinder head is shown. The yoke 15 is broken by an air slit in which is placed an iron frame 16 which rotates around the center and which is held by a spring 17 in a tilted position By the action of a magnetic field, the armature is turned and rests on protrusions of the yoke, the air gap is eliminated or at least significantly reduced and the magnetic circuit is closed.
The relay system shown in Figure 1, of the receiving device, is mounted in the cab of the driver of the convoy. It contains a polarized relay with two windings 5 and 6 operating in opposite polarity.
The relay is supplied from the current source 8 of the locomotive via its armature and the working contact 7. In series with the winding 5, which tends to keep the armature 7 in the working position, the induction coil 13 of the receiving device is connected. In series with the second winding 6 of the polarized relay is connected, by the clean working contact 10 of the polarized relay, a control relay 11.
Other contacts of the control relay, not shown in the drawings, are used to switch a signal
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with red and green lights at the convoy driver's operating station, they trigger an alarm siren and control the locomotive's braking mechanism.
The relay system is completed by a starter latch 9.
The device according to the invention is ready to operate by lowering the latch 9 When the latch 9 has been lowered, current flows from the source 8 into the relay winding 11. The armature 10 is attracted and thus the circuit: source 8 - contact 10 - windings 6 and 5 of the polarized relay - coil 13 - source 8 is closed. The actions of windings 5 and 6 are added and the polarized relay inverts its armature 7 to the working position. When the armature 10 of the control relay II is pulled in: other contacts of this relay in the driver's cabin of the convoy switch on a green light signal and the locomotive is no longer braked.
After triggering of the latch 9, the current flows from the source 8 through the contact 7 on the one hand through the winding 5 and the coil 13, on the other hand through the winding 6, the contact 10 and winding 11. Winding 6 then acts in opposition to winding 5; given, however, that the ampere-turns of the latter outweigh the ampere-turns of the winding 6, the armature 7 remains in the working position; however, it is held with a smaller force.
We will now describe the stopping un.convoi rolling slowly by the device according to the invention.
The receiving device is slowly traversed by the magnetic field of the transmitter. When the magnetic flux, in the yoke of the induction coil 13,
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is strong enough, the armature 16 jumps against the yoke, and thus its magnetic resistance is suddenly reduced. The sudden increase in the intensity of the magnetic flux in the coil 13 creates a voltage pulse which acts against the voltage of the source 8.
Although the voltage pulse lasts only a short instant, the armature 7 of the polarized relay moves away from the make contact and the current input, from source 8, is interrupted. This also causes the armature 10 of the control relay 11 to fall, and other contacts of this relay replace the green control light in the convoy driver's cabin with a red, set the alarm siren on. operation and apply the brakes.
When stopping a rapidly moving convoy, the current conditions are the same as in the previous case. In the induction coil, however, the short-term current pulse is already created by simple induction in the rapid shutdown of the magnetic field, also when the armature 16 cannot jump on the protrusions of the yoke due to of its inertia.
If the magnetic field of the transmitter is strong enough and the speed of movement of the convoy is high, a strong voltage pulse is created in coil 13 when the coil enters the magnetic field. and a second voltage pulse, opposite, at the output of the magnetic field. The first voltage pulse activates the relay set, as described above. The second voltage pulse, however, could be controlled by the coil 13 - relay winding 11 - relay winding 5 and 6 - coil 13 circuit.
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By the current obtained, the set of relays would again be placed in the ready-to-operate position. In order to avoid this, the mentioned circuit is interrupted by contact 10 already at the time of the first voltage pulse.
The device according to the invention is also put into operation when any faults occur in the device installed on the locomotive. If, for example, the connection of the relay set with the actual receiver is interrupted, the current through winding 5 is also interrupted, the armature 7 drops out and thus the current source is switched off. done, relay 11 also drops out and the braking pulse is generated.
When the circuit of relay 11 is interrupted, armature 7 remains in fact attracted, but relay 11 again puts the convoy at a standstill.
If the current supply from current source 8 to the relay set is interrupted, both relays also drop out and a braking pulse is generated again.
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