La présente invention a pour objet une installation de commande de la marche de véhicules circulant sur au moins une voie.
On connait les problémes que pose la circulation, particulièrement dans les villes, et qui sont dus en partie aux transports en commun dont la technique ne progresse pas assez pour dissuader les gens d'utiliser une voiture pour leurs déplacements.
L'invention vise à fournir une installation de commande sûre, simple et économique pouvant convenir à l'équipement de nouveaux moyens de transport devant remédier à cette situation, soit des monorails, métros et mini métros.
L'installation objet de l'invention, comprenant une ligne de contact auxiliaire fractionnée en tronçons successifs, avec laquelle chaque véhicule coopère par le moyen d'au moins un balai, est caractérisée en ce que les tronçons de la ligne de contact auxiliaire sont reliés les uns aux autres par des moyens électriques laissant passer le courant dans un sens seulement et provoquant une chute de tension déterminée d'un tronçon à l'autre, pour obtenir une tension variant en escalier le long de la ligne, et en ce que les véhicules comportent chacun des moyens moteurs à vitesse réglable et des moyens de commande qui en déterminent la vitesse en fonction de la différence entre la tension recueillie sur la ligne de contact auxiliaire et une tension de référence disponible sur le véhicule, ce dernier comportant une source d'alimentation électrique qui, par l'intermédiaire d'un balai,
alimente la ligne de contact auxiliaire de façon à établir une tension déterminée sur le tronçon de cette ligne qui se trouve en contact avec ce balai, et les moyens de commande étant agencés pour mesurer le nombre de tronçons séparant deux véhicules successifs et pour modifier la vitesse du véhicule de manière à maintenir un nombre minimum de tronçons entre ces deux véhicules.
Une forme d'exécution de l'installation de commande objet de l'invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés.
La fig. I est un diagramme représentant la tension électrique dans une ligne de contact auxiliaire de l'installation.
La fig. 2 est une vue schématique de la voie de l'installation avec trois véhicules sur cette voie.
La fig. 3 est le schéma bloc de l'équipement électrique d'un véhicule.
La fig. 4 est une vue de détail de balais montés sur le véhicule et une fraction de la ligne auxiliaire de contact.
La fig. 5a est un diagramme représentant la tension sur le balai
T lorsque les balais E et T sont en contact avec le même tronçon de la ligne de contact auxiliaire.
La fig. 5b est un diagramme représentant la tension sur le balai T lorsque les balais E et T se déplacent au voisinage de la jonction de deux tronçons de la ligne de contact auxiliaire.
La fig. 6 est une vue schématique représentant une partie de la ligne de contact auxiliaire au voisinage d'une station.
La fig. 7 est un diagramme montrant la tension électrique en fonction de l'écart entre deux véhicules se suivant.
La fig. 8 représente le croisement de deux voies.
La fig. 9 représente la jonction de deux voies.
La fig. 10 représente un autre croisement de deux voies.
La fig. Il est le schéma électrique d'une variante de l'équipement d'un véhicule.
La fig. 12 est une vue schématique d'une variante de la ligne de contact auxiliaire.
A la fig. 2 on a représenté schématiquement trois véhicules désignés par A, B et C, circulant de gauche à droite et coopérant avec une ligne de contact auxiliaire L et une ligne de retour M constituée par un rail ou une ligne d'alimentation. La ligne de contact auxiliaire L est formée de tronçons numérotés de tn à tu + 11, reliés par des diodes désignées Dn à Du + 11. Chaque véhicule est en contact avec cette ligne par un balai récepteur R, un balai de test T et un balai émetteur E, le contact avec la ligne de retour étant assuré par un balai N, éventuellement par les roues du véhicule. Le balai émetteur E applique sur le tronçon
correspondant de la ligne auxiliaire L une tension de réfé
rence Uref. produite par chaque véhicule. A partir de cette ten
sion, le potentiel le long de la ligne varie selon la représentation de la fig. 1.
Le balai récepteur R capte la tension Ur (fig. I). qui représente
une partie de la tension Uref. émise par le véhicule précédent.
Cette tension Ur permet de déterminer l'écart entre deux véhicules successifs. Le balai de test T est proche du balai E: lorsqu'une jonction de tronçons les sépare, la diode de liaison isole ces deux balais, ce qui fait chuter momentanément la tension sur le balai T (voir fig. 3, 4 et 5). Les impulsions prélevées par ce balai sont fonction de la vitesse du véhicule, la fréquence de ces impulsions correspondant au nombre de tronçons parcourus par seconde.
Cette fréquence doit être maintenue constante.
La fig. 3 schématise un véhicule avec ses trois balais R, E et T, une partie de la ligne de contact, et le schéma bloc de la partie électronique commandant la marche du moteur. L'agencement de cette partie électronique est disposé de la manière suivante:
Une source d'alimentation stabilisée St. 1 produit la tension de référence Uref. qui, à travers le balai E, est appliquée à la ligne auxiliaire. Un accumulateur Acc. est branché en parallèle pour assurer le maintien de cette tension en cas de panne de la source d'alimentation. Le balai T recueille une impulsion à chaque passage d'un tronçon à l'autre, ces impulsions sont mises en forme par une bascule monostable Bm qui leur donne une amplitude et une durée constantes.
Elles sont ensuite appliquées à l'intégrateur I, dont la sortie 4 fournit une tension Ui continue dont l'amplitude est fonction de la fréquence des impulsions d'entrée.
Cette tension Ui arrive sur une des entrées de l'amplificateur différentiel AI, dont l'autre entrée reçoit une tension Ucl qui représente la référence déterminant la vitesse du véhicule.
La tension de sortie de l'amplificateur Al dépend de la valeur de Ui par rapport à Ucl; elle est appliquée 6 à un régulateur (Rég.) qui commande la vitesse du moteur de traction (Mot.) à une valeur plus ou moins élevée, de manière à maintenir constante la valeur de Ui. On obtient ainsi l'asservissement de la vitesse en fonction de la longueur des tronçons.
Un ralentissement de la vitesse sera obtenu en diminuant la longueur des tronçons alors qu'une accélération se fera en augmentant leur longueur. La fig. 6 montre cette variation dans le cas d'une station, qui comporte un secteur de décélération, puis une zone à très faible vitesse, par exemple 5 cm par seconde, suivie d'un secteur d'accélération remettant le véhicule à sa vitesse normale.
Le reste du dispositif sert à assurer la sécurité. Le balai récepteur R capte la tension Ur sur la ligne et l'amène (par 8) à un filtre passe-bas Fi qui élimine les parasites éventuels. La sortie 9 de ce filtre est appliquée d'une part à une entrée d'un amplificateur différentiel A2 et d'autre part à une bascule de Schmitt (S. tr.).
L'autre entrée de l'ampli A2 est reliée à une tension de référence
Uc2 qui est réglée de telle sorte que la tension de sortie 1 1 de l'amplificateur A2 rende la diode Dl conductrice lorsque la tension Ur atteint un niveau correspondant à un tronçon de moins que le nombre minimum devant séparer deux véhicules successifs (voir fig. 7 point B). La tension Ucl se trouve alors abaissée, ce qui diminue la vitesse jusqu'à ce que la tension Ur redevienne normale.
Au cas où cette diminution de vitesse ne serait pas suffisante, la tension Ur continuant à monter, le niveau de déclenchement de la bascule de Schmitt sera atteint (voir fig. 7 point C), ce qui par sa sortie 13 et la diode D2 baisse suffisamment la tension sur l'entrée 5 de l'ampli Al, ce qui stoppe le moteur. La sortie 13 de la bascule de Schmitt est aussi reliée à l'entrée d'un amplificateur A3, ce qui actionne les freins F. Le véhicule s'immobilise alors et si la tension Ur redevient normale il repart et reprend sa vitesse programmée.
Cette propriété permet les variantes suivantes de l'installation, représentées par les fig. 8, 9 et 10.
Le croisement de deux voies représenté à la fig. 8 comporte des moyens d'alimentation auxiliaires constitués par une source de tension Uref et un distributeur D, alimentant alternativement deux tronçons tA et te des lignes de contact auxiliaires A et B, à l'amont du croisement. Cette tension provoque l'arrêt des véhicules s'approchant du croisement sur la voie où elle est appliquée, alors que l'autre voie reste libre. L'installation permet ainsi le passage alterné des véhicules sur les deux voies.
La fig. 9 montre un exemple de la jonction de deux voies, dont le trafic est réglé automatiquement par le moyen de diodes, réalisant des interconnexions entre quelques tronçons des deux lignes de contact auxiliaires en amont de la jonction. Ces interconnexions permettent à la tension émise par un véhicule qui atteint cette zone d'être également appliquée sur l'autre voie, de manière à commander le ralentissement ou l'arrêt des véhicules arrivant sur cette autre voie. Les diodes sont branchées de telle façon que si deux véhicules se présentent simultanément dans cette zone, un seul sera ralenti ou stoppé.
La fig. 10 montre une application du même procédé, au cas du croisement de deux voies.
Le nombre de tronçons qui séparent deux véhicules successifs dépend de la fréquence choisie, par exemple un tronçon par seconde, et de l'écart que l'on désire maintenir entre les véhicules.
Si on choisit par exemple un débit de un véhicule toutes les trente secondes et une fréquence de un tronçon/seconde, les véhicules seront séparés par trente tronçons. Si la chute de tension est de 0,7 V par tronçon, la différence entre la tension de référence Uref émise par un véhicule et celle qui est captée par le véhicule suivant devra être de 30 x 0,7=21 V. La tension Ur sera égale à la tension de référence moins les 21 V de chute de tension. Elle est appliquée sur l'amplificateur différentiel A2 (voir fig. 3), L'autre entrée recevant la tension de référence Uc2. Si on fait varier cette dernière,
I'écart entre les véhicules variera également.
Dans le cas où l'on désirerait au cours de la journée adapter le nombre des véhicules aux fluctuations du trafic, il convient alors de changer la valeur de l'écart, ce qui peut être obtenu si le potentiomètre réglant la tension Uc2 peut être télécommandé lors du passage dans une station.
La gamme des vitesses est limitée par la longueur des tron çons; le tronçon le plus court est de l'ordre de 5 cm alors que le plus long ne peut dépasser la longueur du véhicule, car il doit toujours y avoir au moins une diode entre les balais E et R. Pour un véhicule de 10 m de long et une fréquence de un tronçon/s cela représente une vitesse maximun de 10 m/s soit 36 km/h.
Si l'on désire augmenter cette gamme de vitesses, il faut utiliser un dispositif permettant l'emploi de tronçons plus longs que le véhicule. La fig. 1 1 représente un exemple de solution où le prélèvement de la tension Ur se fait par échantillonnage. Ces longs tronçons seraient séparés par un espace plus grand que l'épaisseur du balai R, ce qui interrompt par instant le contact avec la ligne.
Les impulsions ainsi produites sont appliquées à une bascule monostable Bm2 qui leur donne une durée fixe, par exemple 0,25 s, et pendant ce temps la tension captée par le balai R est commutée sur le condensateur Cm qui mémorise cette tension jusqu'à la mesure suivante, tout en l'appliquant à l'ampli A4 qui lui-même commande la bascule de Schmitt S-tr et l'ampli différentiel A2.
Les trois balais E, R et T ne sont pas tous indispensables au fonctionnement de l'installation. On peut en effet obtenir une variante en remplaçant le balai T, qui sert à détecter les parties isolantes des tronçons, par un dispositif photo-électrique utilisant la luminosité différente des parties isolantes et conductrices de la ligne de contact auxiliaire. Dans une autre variante, on peut même remplacer les trois balais par un seul, les trois fonctions étant alors réalisées séquentiellement. Premièrement il sert à détecter une partie isolante, puis il prélève la tension Ur pendant un instant et enfin il applique la tension de référence.
La fig. 12 montre une intéressante variante de l'installation, où par rapport à la fig. 2, la disposition des organes est inversée, le sens de marche par contre est inchangé.
Le balai émetteur se trouve alors à l'avant du véhicule, le courant émis étant destiné au véhicule qui le précède. L'écart entre eux est déterminé par la mesure du courant Ie si la tension Ue est maintenue constante, ou par la mesure de Ue si c'est le courant Ie qui est maintenu constant. L'avantage de cette disposition vient de ce que le véhicule A se présente comme une simple résistance
RL pour le véhicule B qui le suit, ce qui fait qu'une panne générale d'alimentation sur le véhicule A n'a pas d'influence sur la mesure de l'écart, le véhicule B s'arrêtera donc avant d'atteindre le véhicule A.
La ligne de contact auxiliaire peut encore servir à ce que chaque véhicule indique sa vitesse à son suivant immédiat. Pour cela, un modulateur est incorporé dans le circuit de transmission de la tension de référence et module l'amplitude de cette dernière, par un signal alternatif fonction de la vitesse du véhicule. Le signal de commande de ce modulateur est produit, par exemple, par une génératrice tachymétrique liée à la rotation des roues du véhicule. Un filtre monté dans le circuit récepteur du véhicule sui vant sépare ce signal de celui qui correspond à l'écart entre les deux véhicules. Cette information supplémentaire peut servir à actionner les freins lorsque le véhicule précédent réduit sa vitesse d'une manière anormale.
The present invention relates to an installation for controlling the running of vehicles traveling on at least one track.
We know the problems posed by traffic, particularly in cities, and which are partly due to public transport, the technology of which is not advancing enough to dissuade people from using a car for their trips.
The invention aims to provide a safe, simple and economical control installation which can be suitable for equipping new means of transport which have to remedy this situation, namely monorails, subways and mini-metros.
The installation object of the invention, comprising an auxiliary contact line divided into successive sections, with which each vehicle cooperates by means of at least one brush, is characterized in that the sections of the auxiliary contact line are connected to each other by electrical means allowing current to flow in one direction only and causing a determined voltage drop from one section to another, to obtain a voltage varying in steps along the line, and in that the vehicles each have adjustable speed motor means and control means which determine the speed as a function of the difference between the voltage collected on the auxiliary contact line and a reference voltage available on the vehicle, the latter comprising a source of '' power supply which, by means of a brush,
supplies the auxiliary contact line so as to establish a determined voltage on the section of this line which is in contact with this brush, and the control means being arranged to measure the number of sections separating two successive vehicles and to modify the speed of the vehicle so as to maintain a minimum number of sections between these two vehicles.
One embodiment of the control installation which is the subject of the invention is described below by way of example, with reference to the accompanying drawings.
Fig. I is a diagram representing the electrical voltage in an auxiliary contact line of the installation.
Fig. 2 is a schematic view of the track of the installation with three vehicles on this track.
Fig. 3 is the block diagram of the electrical equipment of a vehicle.
Fig. 4 is a detail view of brushes mounted on the vehicle and a fraction of the auxiliary contact line.
Fig. 5a is a diagram showing the voltage on the brush
T when the brushes E and T are in contact with the same section of the auxiliary contact line.
Fig. 5b is a diagram showing the voltage on the brush T when the brushes E and T move in the vicinity of the junction of two sections of the auxiliary contact line.
Fig. 6 is a schematic view showing part of the auxiliary contact line in the vicinity of a station.
Fig. 7 is a diagram showing the electric voltage as a function of the distance between two following vehicles.
Fig. 8 represents the crossing of two tracks.
Fig. 9 represents the junction of two tracks.
Fig. 10 shows another crossing of two lanes.
Fig. It is the electrical diagram of a variant of the equipment of a vehicle.
Fig. 12 is a schematic view of a variant of the auxiliary contact line.
In fig. 2 schematically shows three vehicles designated by A, B and C, traveling from left to right and cooperating with an auxiliary contact line L and a return line M constituted by a rail or a supply line. The auxiliary contact line L is formed of sections numbered from tn to tu + 11, connected by diodes designated Dn to Du + 11. Each vehicle is in contact with this line by a receiving brush R, a test brush T and a transmitter brush E, contact with the return line being ensured by a brush N, possibly by the wheels of the vehicle. The emitter brush E applies to the section
corresponding to the auxiliary line L a reference voltage
rence Uref. produced by each vehicle. From this ten
tion, the potential along the line varies according to the representation in fig. 1.
The receiving brush R senses the voltage Ur (fig. I). which represents
part of the voltage Uref. emitted by the preceding vehicle.
This voltage Ur makes it possible to determine the difference between two successive vehicles. The test brush T is close to the brush E: when a junction of sections separates them, the connecting diode isolates these two brushes, which causes the voltage on the brush T to drop momentarily (see fig. 3, 4 and 5). . The pulses picked up by this brush are a function of the speed of the vehicle, the frequency of these pulses corresponding to the number of sections traveled per second.
This frequency must be kept constant.
Fig. 3 shows schematically a vehicle with its three brushes R, E and T, part of the contact line, and the block diagram of the electronic part controlling the running of the engine. The arrangement of this electronic part is arranged as follows:
A stabilized power source St. 1 produces the reference voltage Uref. which, through the brush E, is applied to the auxiliary line. An Acc accumulator. is connected in parallel to ensure that this voltage is maintained in the event of a power source failure. The brush T collects an impulse at each passage from one section to another, these impulses are shaped by a monostable rocker Bm which gives them a constant amplitude and duration.
They are then applied to the integrator I, the output of which 4 supplies a continuous voltage Ui whose amplitude is a function of the frequency of the input pulses.
This voltage Ui arrives at one of the inputs of the differential amplifier AI, the other input of which receives a voltage Ucl which represents the reference determining the speed of the vehicle.
The output voltage of amplifier Al depends on the value of Ui with respect to Ucl; it is applied 6 to a regulator (Reg.) which controls the speed of the traction motor (Mot.) to a higher or lower value, so as to keep the value of Ui constant. The speed is thus controlled as a function of the length of the sections.
A slowdown in speed will be obtained by reducing the length of the sections while an acceleration will be achieved by increasing their length. Fig. 6 shows this variation in the case of a station, which comprises a deceleration sector, then a very low speed zone, for example 5 cm per second, followed by an acceleration sector returning the vehicle to its normal speed.
The rest of the device is used to ensure security. The receiving brush R captures the voltage Ur on the line and brings it (by 8) to a low-pass filter Fi which eliminates any interference. The output 9 of this filter is applied on the one hand to an input of a differential amplifier A2 and on the other hand to a Schmitt flip-flop (S. tr.).
The other input of amplifier A2 is connected to a reference voltage
Uc2 which is adjusted so that the output voltage 1 1 of the amplifier A2 makes the diode Dl conductive when the voltage Ur reaches a level corresponding to a section less than the minimum number that must separate two successive vehicles (see fig. 7 point B). The voltage Ucl is then lowered, which decreases the speed until the voltage Ur becomes normal again.
If this reduction in speed is not sufficient, the voltage Ur continuing to rise, the trigger level of the Schmitt rocker will be reached (see fig. 7 point C), which through its output 13 and diode D2 drops. sufficient voltage on input 5 of amplifier Al, which stops the motor. The output 13 of the Schmitt flip-flop is also connected to the input of an amplifier A3, which actuates the brakes F. The vehicle then comes to a standstill and if the voltage Ur becomes normal again, it sets off again and resumes its programmed speed.
This property allows the following variants of the installation, represented by figs. 8, 9 and 10.
The crossing of two tracks shown in fig. 8 comprises auxiliary supply means consisting of a voltage source Uref and a distributor D, supplying alternately two sections tA and te of the auxiliary contact lines A and B, upstream of the crossing. This voltage causes the vehicles approaching the crossing to stop on the lane where it is applied, while the other lane remains free. The installation thus allows vehicles to pass alternately on the two tracks.
Fig. 9 shows an example of the junction of two tracks, the traffic of which is regulated automatically by means of diodes, making interconnections between some sections of the two auxiliary contact lines upstream of the junction. These interconnections allow the voltage emitted by a vehicle which reaches this zone to also be applied to the other lane, so as to control the slowing or stopping of vehicles arriving on this other lane. The diodes are connected in such a way that if two vehicles appear simultaneously in this zone, only one will be slowed down or stopped.
Fig. 10 shows an application of the same process, in the case of the crossing of two tracks.
The number of sections which separate two successive vehicles depends on the chosen frequency, for example one section per second, and on the distance that it is desired to maintain between the vehicles.
If, for example, a flow rate of one vehicle every thirty seconds and a frequency of one section / second is chosen, the vehicles will be separated by thirty sections. If the voltage drop is 0.7 V per section, the difference between the reference voltage Uref emitted by a vehicle and that which is picked up by the next vehicle must be 30 x 0.7 = 21 V. The voltage Ur will be equal to the reference voltage minus the 21 V voltage drop. It is applied to the differential amplifier A2 (see fig. 3), the other input receiving the reference voltage Uc2. If we vary the latter,
The distance between vehicles will also vary.
If one wishes during the day to adapt the number of vehicles to the fluctuations of the traffic, it is then necessary to change the value of the difference, which can be obtained if the potentiometer regulating the voltage Uc2 can be remotely controlled. when passing through a station.
The range of speeds is limited by the length of the sections; the shortest section is of the order of 5 cm while the longest cannot exceed the length of the vehicle, because there must always be at least one diode between brushes E and R. For a vehicle 10 m long long and a frequency of one section / s this represents a maximum speed of 10 m / s or 36 km / h.
If you want to increase this range of speeds, you must use a device allowing the use of sections longer than the vehicle. Fig. 1 1 represents an example of a solution where the sampling of the voltage Ur is done by sampling. These long sections would be separated by a space greater than the thickness of the brush R, which occasionally interrupts contact with the line.
The pulses thus produced are applied to a monostable flip-flop Bm2 which gives them a fixed duration, for example 0.25 s, and during this time the voltage picked up by the brush R is switched to the capacitor Cm which stores this voltage until the following measurement, while applying it to the amplifier A4 which itself controls the Schmitt rocker S-tr and the differential amplifier A2.
The three brushes E, R and T are not all essential for the operation of the installation. A variant can in fact be obtained by replacing the brush T, which serves to detect the insulating parts of the sections, by a photoelectric device using the different brightness of the insulating and conducting parts of the auxiliary contact line. In another variant, the three brushes can even be replaced by just one, the three functions then being performed sequentially. First, it is used to detect an insulating part, then it takes the voltage Ur for an instant and finally it applies the reference voltage.
Fig. 12 shows an interesting variant of the installation, where compared to FIG. 2, the arrangement of the components is reversed, the direction of travel on the other hand is unchanged.
The emitting brush is then located at the front of the vehicle, the current emitted being intended for the vehicle in front. The difference between them is determined by measuring the current Ie if the voltage Ue is kept constant, or by measuring Ue if it is the current Ie which is kept constant. The advantage of this arrangement comes from the fact that the vehicle A appears as a simple resistance
RL for vehicle B following it, which means that a general power failure on vehicle A has no influence on the measurement of the gap, vehicle B will therefore stop before reaching vehicle A.
The auxiliary contact line can still be used for each vehicle to indicate its speed to its immediate following. For this, a modulator is incorporated in the reference voltage transmission circuit and modulates the amplitude of the latter, by an alternating signal depending on the speed of the vehicle. The control signal of this modulator is produced, for example, by a tacho generator linked to the rotation of the wheels of the vehicle. A filter mounted in the receiver circuit of the next vehicle separates this signal from that which corresponds to the difference between the two vehicles. This additional information can be used to apply the brakes when the vehicle in front is reducing speed in an abnormal manner.