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- L'invention concerne, d'une part, un procédé de
contrôle continu de vitesse d'un véhicule piloté automatique-
ment ou manuellement, et, d'autre part, un équipement pour la
mise en oeuvre de ce procédé, équipement utilisé alors comme
complément indispensable de l'installation de pilotage automati-
que à laquelle ce véhicule est soumis.
- L'invention s'applique en particulier aux véhicules
ferroviaires.
Dans les équipements de pilotage automatique actuelle-
ments connus, employés par exemple pour des véhicules de métro-
politains, pour obtenir le degré de sécurité exigé on combine
des équipements en double ou en triple, car la complexité des
problèmes à résoudre ne permet plus de concevoir un équipement
unique à sécurité intrinsèque, au sens ferroviaire du terme.
Il en résulte un alourdissement des installations au détriment
de leur fiabilité. En cas de panne de l'équipement de pilotage
automatique, il est n~cessaire de recourir à la conduite manuelle
du véhicule, c'est-à-dire avec un personnel peu entrainé et ne
disposant plus de la totalité des moyens d'informations habituelle-
ment mis en oeuvre dans le cas de la seule conduite manuelle. Letrafic risque donc d'etre ralenti de façon importante.
Par contre, la solution selon l'invention consiste
faire contrôler un équipement unique de pilotage automatique,
non conçu à sécurité intrinsèque (donc plus simple et plus
fiable3, par un équipement de contrôle continu de la vitesse
et de la décélération du véhicule, équipement totalement indépen-
dant de celui de pilotage automatique, et qui, ~tant moins
complexe que ce dernier, peut être conçu à sécurité intrinsèque
de fa~on plus économique. Un tel contrôle présente en outre
l'avantage de subsister en cas de défaillance de l'équipement
de pilotage automatique et de contribuer au bon fonctionnement
de la conduite manuelle, dont il accroit la sécurité.
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Etant donné que tout véhicule moteur piloté automati-
quement est obligé de revenir à son point de départ, la voie
qu'il parcourt forme une boucle fermée que l'on divise habituel-
lement en tronc,ons successifs appelés cantons.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que :
- on transmet audit véhicule, dès son entrée dans un canton
donné, la vitesse limite qui lui est imposée à la sortie de ce
canton et dénommée "vitesse de sortie",
- on garde en mémoire ladite vitèsse, dans la cabine de conduite
du véhicule,
- on compare ladite vitesse à la vitesse de sortie au canton
précédent, vitesse que l'on a gardée en mémoire,
- on mesure en permanence la vitesse et la décélération réelles
du véhicule,
- dans un premier cas où la vitesse de sortie du canton donné
est au moins égale à la vitesse de sortie du canton précédent,
on déclenche un freinage d'urgence, après une temporisation
donnée, dès que la vitesse réelle du véhicule devient supé-
rieure à la vitesse de sortie du canton donné,
- dans un second cas où la vitesse de sortie du canton donné
est inférieure à la vitesse de sortie du canton précédent, on
: déclenche un freinage d'urgence, après une temporisation donnée,
dès que la décélération réelle du véhicule devient inférieure
à une décélération donnée.
L'équipement pour la mise en oeuvre du procédé
précité est caractérisé en ce qu'il comporte, à bord du véhicule
moteur:
: - un appareillage de cab signal rec~vant, dans chaque canton,
partir d'installations fixes, l'information indiquant la
vitesse de sortie,
- une m~moire pour délivrer la vitesse de sortie du canton pré-
cédent,
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- un comparateur des vitesses de sortie précitées,
- un appareil mesurant la vitesse réelle du véhicule,
- un détecteur de dépassement de vitesse, dont la mise en
action est commandée par le comparateur dans le premier cas
cité,
- un appareil mesurant la décélération réelle du véhicule,
- un détecteur d'insuffisance de décélération, dont la mise en
action est commandée par le comparateur dans le second cas
cité,
- des relais alimentés par lesdits détecteurs pour commander le
freinage du véhicule.
L'invention sera décrite ci-après à l'aide d'un
exemple de réalisation relatif à un véhicule de traction ferro-
viaire et des dessins annexés où :
- la Fig. 1 représente les courbes vitesse-espace d'un véhicule
moteur pour un parcours de plu~ieurs cantons,
- la Fig. 2 représente le schéma fonctionnel de l'équipement
d'un mode de réalisation de l'invention,
- la Fig. 3 repr~sente le schéma plu9 détaillé d'un détecteur
de dépassement de vitesse.
La figure 1 montre cinq cantons successifs 1,2,3,4,5.
Les vitesse~ limites autorisées aux sorties des cantons par la
voie, par les possibilités de freinage des véhicules, par les
conditions d'exploitation etc.., sont de 80 km/h pour les
cantons 1,2,3 et 5 et 50 km/h pour le canton 4.
Les vitesses V en km/h sont portées sur l'axe des
ordonn~es, les espace~ parcouxus X sur l'axe des abscisses.
La courbe 6 en trait plein donne la vitesse maximale
autorisée en tout point du parcours.
La courbe 7 en trait interrompu représente une marche
qui peut être effectivement réalisée.
Un véhicule, piloté automatiquement ou manuellement,
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entrant danq le canton 1 en A avec une vitesse inférieure à la
vitesse limite de 80 km/h, peut accélérer jusqu'au point B où
la vitesse est un peu inférieure à la vitesse limite. Il doit
ensuite régler sa vitesse de manière à ne pas dépasser cette
valeur, traverser ainsi tout le canton 2 jusqu'à l'entrée C du
canton 3. Là, recevant l'information d'une vitesse de 50 kmth à re
respecter à la sortie de ce canton 3, il doit réaliser une décé-
l~ration supérieure à la valeur permettant, compte tenu d'un
certain retard à l'exécution du freinage (temps de réception de
l'information et temps de mise en action du freinage) d'attein-
dre la vitesse de sortie imposée de 50 km/h, à la fin du canton 3.
Sur la figure 1, cette décélération minimale corres-
pond à la portion JK de la courbe 6.
La portion CD de la courbe 7 correspond au temps
mis pour la r~ception de l'information et la mise en action
du freinage. La portion DE correspond au freinage réalisé et
se trouve au-dessous de la portion JK correspondante de la courbe
6.
Dans le canton 4, le véhicule doit en9uite, comme
dans le canton 2, régler sa vitesse pour ne pas dépasser la
vitesse de consigne imposée qui est cette fois de 50 km/h.
A l'entrée du canton 5, en F de la courbe 7, le
véhicule peut de nouveau accélérer en passant par les points G
et H jusqu'à la vitesse limite de 80 km/h et doit régler ensuite
sa vitesse de H en I de facon à ne pas dépasser cette valeur.
Au cours de cette marche, l'équipement de contrôle
continu de vitesqe selon l'invention fonctionne en d~tecteur de
dépassement de vitesse sur le parcours ABC, puis en détecteur
d'insuffisance de décélération sur le parcours CDE et de nouveau
en détecteur de dépassement de vitesse suivant EFGHI.
Sur la figure 2 est représenté un appareillage de cab
signal 8 recevant dès l'entrée dans chaque canton l'information
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de vitesse limite de sortie dudit canton. Dans le cas où cette
information est délivrée de façon discontinue, un dispositif,
non représenté sur 'a figure 2, permet de cab sinal 8 est reliée
d'une part à la première entrée 10 d'un comparateur 11, d'autre
part à la deuxième entrée 12 dudit comparateur par l'intermédiaire
d'une mémoire 13, dont le but est de délivrer la vitesse de
sortie du canton précédent.
Suivant les valeurs relatives des vitesses aux entrées
10 et 12, le comparateur 11 met sous tension :
- la sortie 14, si la vitesse à l'entrée 10 est supérieure à la
vitesse à l'entrée 12,
- la sortie 15, si la vitesse à l'entrée 10 est égale à la vitesse
à l'entrée 12,
- la sortie 25, si la vitesse à l'entrée 10 est inf~rieure à la
vitesse à l'entrée 12.
- Les deux premières sorties 14 et 15 alimentent l'en-
roulement de commande d'un relais 45 dont le contact de travail
46 relie la sortie 9 à la première entrée 16 d'un détecteur 17
de dépassement de vitesse. La deuxième entrée 47 du détecteur
17 est reliée à un appareil 48 mesurant la vitesse réelle v du
véhicule. La troisièDe entrée 49 du détecteur 17 est reliée à
;, une source de tension continue 24.
Le détecteur 17 actionne un relais 19 (fig. 3) dit
relais "terminal de dépassement de vitesse" dont l'équipage
mobile 18 et le contact de travail 20 permettent d'alimenter
un relais temporisé à la chute 21 dit relais "temporisé de
d~passement de vitesse", par la source de tension continue 24.
Le contact de travail 22 de ce relais 21 est inséré dans un
circuit de freinage d'urgence 23 alimenté par la source de tension
continue 24. Le détecteur 17 actionne également un relais
temporisé à la chute 42 (fig.3) dit relais "de contrôle de d~tec-
tion de dépassement de vitesse" dont l'équipage mobile 43 et le
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contact de travail 44 commandent le circuit de freinage d'urgen-
ce 23.
La troisième sortie 25 du comparateur 11 est reliée
à l'enrou~ement de commande d'un relais 50 dont le contact de
travail 51 relie un appareil 52 donnant une décélération minimale
de consigne à la première entrée 26 d'un détecteur d'insiffisance
de décélération 27. La deuxième entrée 53 du détecteur 27 est
reliée à un appareil 54 mesurant la d~célération réelle (-a)
du véhicule.
La sortie 28 du détecteur 27 est reliée à un relais
temporisé à la chute 29 dit relais de "contrôle de décélération"
dont le contact de travail 30 shunte le contact 22.
Sur la figure 3, est représenté un détecteur de
dépassement de vitesse à deux chaines de détection comprenant
chacune successivement un alternateur tachymétrique -(311,312),
entrainé par un essieu (321,322) du véhicule, un correcteur de
forme d'onde (331,332), un seuil de fréquence (341,342) et un
~électeur de fréquence (351,352), ledit sélecteur attaquant
l'enroulement de commande d'un relais temporisé à la chute
(361,362) comportant un contact de commutation bidirectionnel
(401 et 411, 402 et 412), dit relais "de dépassement de vitesse".
Les contacts 401 et 411, 402 et 412, montée en contr81e de
concordance, des relais ~361, 362), commandent le relais temporisé
à la chute 42.
~eux autres contacts de travail 371 et 372 commandés
respectivement par les relais 361 et 362 sont mis en série pour
permettre l'alimentation par la source 24 du relais 19.
: Enfin chaque relais de dépassement de vitesse
(361,362) d'une chaine de détection a un contact de travail
(381,382) dont la fermeture relie la source de tension continue
24 au seuil de fréquence et au sélecteur de fréquence de l'autre
chafne de détection, le contact 381 selon la liaison 392 et le
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contact 382 selon la liaison 391. L'entrée 16 du détecteur 17
est reliée aux seuils de fréquence (341,342) et aux sélecteurs
de fréquence ~351,352) des deux chaînes de détection.
L'équipement de contrôle continu de vitesse fonctionne
de la manière suivante : il utilise un dispositif de transmission
du sol vers les véhicules ou "cab signal" permettant à tout véhi-
cule de conna~tre dès l'entrée de chaque canton la vitesse limite
autorisée à la sortie de ce canton.
Il y a deux cas de fonctionnement, le premier étant
celui où la vitesse de sortie d'un canton donné est au moins
; égale à la vitesse de sortie du canton précédent, le deuxième,
celui où la vitesse de sortie d'un canton donné est inférieure
à celle du canton précédent.
Dans le premier cas, l'appareillage de cab signal 8
(fig. Z) transmet au comparateur 11 la nouvelle vitesse de sortie
en 10 qui est comparée avec la vitesse de sortie du canton précé-
dent mise en mémoire en 13.
La sortie 14 ou }a sortie 15 du comparateur autorise
la transmission de l'information de vitesse de sortie à l'entrée
16, par la fermeture du contact 46 du relais 45.
L'appareil 48 de la figure 2 mesurant la vitesse
réelle du véhicule est ici un alternateur tachymétrique, doublé
pour réaliser un dispositif ~ sécurité intrinsèque (fig. 3). Les
deux alternateurs tachymétriques 311 et 312 entraînés par deux
essoeix dostomcts (321,322) du véhicule émettent des signaux
dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse du véhicule.
Ces signaux, après correction de leur forme d'onde en 311 et 332,
attaquent les seuils de fréquence ~341,342) et les s~lecteurs
de fréquence (351,352~ dans lesquels leur fréquence est comparée
à une base de temps dont la valeur est commandée par l'informa-
tion de vitesse de sortie transmise à l'entrée 16 du détecteur 17.
Le seuil de fréquence, représenté schématiquement en
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341 et 342, est constitué essentiellement par un condensateur
qui, déchar~é par chaque impulsion en provenance de l'alternateur
tachymétrique associé (311,312), est rechargé entre les impul-
sions par une source à tension constante au travers de résistan-
ces dont la valeur est commandée par l'information de vitesse
de sortie transmise en 16.
La tension aux bornes du condensateur est comparée,
dans un amplificateur op~rationnel fonctionnant en bascule bis-
table, à une tens,ion de référence fournie à partir de la source
de charge du condensateur par un pont diviseur à résistances.
Si la durée entre deux impulsions de l'alternateur
tachymétrique est supérieure au temps mis par la tension aux
bornes du condensateur pour atteindre la tension de référence,
la tension aux bornes du condensateur dépasse la tension de
référence et fait basculer l'amplificateur opérationnel qui
alimente le relais de dépassement de vitesse correspondant
(361,362). Les contacts 371 et 372 restent fermés. Les relais
19 et 21 sont alimentés. Il n'y a pas de freinage d'urgence.
Si au contraire la durée entre deux impulsions de
l'alternateur tachymétrique est inférieure au temps mis par la
tension aux bornes du condensateur pour atteindre la tension
de référence, la tension aux bornes du condensateur n'atteint
pas la tension de référence et l'amplificateur opérationnel
ne bascule pas. Les relais 19 et 21 ne sont pas alimentés. Le
contact 22 s'ouvre, provoquant un freinage d'urgence.
Les deux relais 361,362 sont des relais à sécurité
intrinsèque. Cependant, comme les seuils de fréquence 341 et
342 ne sont pas à sécurité intrinsèque, Gn contrôle leur fonc- -
tionnement en les faisant suivre chacun d'un sélecteur de fré-
3~ quence 351, 352 à sécurité intrinsèque.
Disposé entre le relais temporisé à la chute ~361,362)et le seuil de fréquence (341,342) le sélecteur de fréquence
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(351,352) ne laisse passer les impulsions de sortie de ce
dernier que si leur fréquence correspond bien à la vitesse de
sortie transmise en 16.
Le fonctionnement des deux chaines de détection de
dépassement de vitesse étant à sécurité intrinsèque, on détecte
toute anomalie de leur fonctionnement qui perturberait l'exploi-
tation, sans être contraire à la sécurité, en réalisant le
- montage des contacts 401,411 et 402,412 des deux relais 361,362
~; en contrôle de concordance.
Par ce montage, toute discordance de fonctionnement
; de ces relais provoque, après une légère temporisation, la chute
- du relais 42 de contrale de détection de dépassement de vit~sse
qui déclenche par l'ouverture du contact 44 un freinage d'urgence.
` On peut ainsi déceler un défaut dans l'une quelconque des deux
chaines de détection.
Les contacts 381, 382 de la figure 3 permettent de
pallier les différences de réglage inévitables des deux seuils
de fréquence 341, 342 et des sélecteurs de fréquence (351,352),
différences qui, pour de5 marches du véhicule au voisinage de
la vitesse de sortie imposée, risquerqient de provoquer des
fonctionnements intempestifs du dispositif précédent de contrôle
de concordance.
Tout fonctionnement d'un relais (361,362) d'une
chaine de détection provoque, par la chute de son contact corres-
pondant (381,382) une modification du réglage du seuil de l'autre
chaine de détection, modification dont l'amplitude est supérieure
à la fourchette de r~glage.
Dans le deuxième cas où l'information de vitesse de
sortie transmise par l'appareillage 8 à l'entrée 10 du compara-
teur 11 est inférieure à la vitesse de sortie du canton pr~cé-
dent transmise en 12, la sortie 25 du compartiment 11 actionne
le relais 50. Le relais 45 n'étant plus alimenté par les sorties
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14 ou 15, le détecteur de dépassement de vitesse ne fonctionne
pas et le contact 22 est ouvert. Lorsque la décélération réelle
du véhicule transmise par l'appareil 54 est inférieure à la décé-
lération minimale, la sortie 28 du détecteur 27 supprime l'alimen-
tation de l'enroulement de commande du relais temporis~ 29 après
une temporisation donnée. Le contact 30, qui était fermé, provo-
que en s'ouvrant un freinage d'urgence.
Le détecteur d'insuffisance de décelération, utilisé
dans l'équipement selon le mode décrit est un accéléromètre à
me~cure constltué par un tube isolant en forme de U. I1 est
partiellement rempli de mercure et pourvu de contacts pour
établir ou couper pour chaque sens de marche du véhicule, un
circuit avec la colonne de mercure lorsque, sous l'effet des
efforts auxquels est soumis le véhicule (efforts d'accélération
ou de freinage, pente de la voie) et de sa propre inertie, cette
colonne se déplace dans le tube.
; La décélération minimale indiquée symboliquement par
l'appareil 52 est déterminée par la position des contacts dans
l'accéléromètre à mercure. La décélération réelle du véhicule
mesurée par l'appareil 54 est représentée par ce niveau de
mercure dans l'accéléromètre. Lorsque la décélération réalle
du véhicule dépasse l'accélération minimale, le circuit d'excita-
tion du relais 29 est fermé. Le relais 29 est alimenté. Il n'y
a pas de freinage d'urgence.
Lorsque la décélération réelle du véhicule est inféri-
eure à la décél~ration minimale, l'accéléromètre ne ferme pas
son circuit et provoque la chute du relais 29 qui, par l'ouver-
ture de son contact 30, déclenche un freinage d'urgence au
bout d'une certaine temporisation.
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