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EP0006591A2 - Data transmission system using a track circuit - Google Patents

Data transmission system using a track circuit Download PDF

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Publication number
EP0006591A2
EP0006591A2 EP79102071A EP79102071A EP0006591A2 EP 0006591 A2 EP0006591 A2 EP 0006591A2 EP 79102071 A EP79102071 A EP 79102071A EP 79102071 A EP79102071 A EP 79102071A EP 0006591 A2 EP0006591 A2 EP 0006591A2
Authority
EP
European Patent Office
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pulses
frequency
monostable
period
receiver
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP79102071A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0006591A3 (en
Inventor
Roger Lallement
Claude Pontier
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Alstom SA
Original Assignee
Alsthom Atlantique SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Alsthom Atlantique SA filed Critical Alsthom Atlantique SA
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Publication of EP0006591A3 publication Critical patent/EP0006591A3/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
    • B61L3/16—Continuous control along the route
    • B61L3/22—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation
    • B61L3/24—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation employing different frequencies or coded pulse groups, e.g. in combination with track circuits
    • B61L3/246—Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation employing different frequencies or coded pulse groups, e.g. in combination with track circuits using coded current

Definitions

  • the current transmitted by the channel was modulated either in amplitude or in frequency, or by pulses.
  • the carrier frequencies used were either at the sector frequency 50 Hz or 60 Hz, or 2 kHz or 3 Hz per pulse.
  • the carrier modulation principle was to interrupt the transmission of the carrier and thus transmit information by all or nothing.
  • the subject of the present invention is a system for transmitting data by track circuit comprising a transmitter disposed near the railway track and a receiver on board the railway vehicle receiving the electrical signals via the railway track short-circuited by the axles of the railway vehicle characterized in that the modulation of the telegraph message between said transmitter and said receiver is achieved by frequency deviation.
  • the signals F0, F1, F2 are then amplified by a power amplifier 8 and adapted to the impedance of the transmission line constituted by the railroad track 1 'by an adapter 9.
  • the pulses D are sent to a first monostable 17 delivering slots E.
  • the origin of slots E is generated by the pulse D and its duration is equal to a duration slightly less than the period of the frequency F1.
  • the slots E are sent to a second monostable 18 delivering rectangular pulses F whose origin is generated by the falling edge of the slots E and the duration is equal to twice for example, the difference between the duration of the slot of the first monostable 17 and the duration of the period of frequency F1.
  • the rectangular pulses F are applied to an input of an AND gate, 19 at the same time as the pulses D are applied to another input of the same door.
  • the coincidence of the two pulses makes it possible to deliver a pulse G corresponding to a period of the frequency F1. This pulse G is translated for example by a logic signal 1.
  • the pulses D are sent to a first monostable 20 delivering slots H.
  • the origin of the slots H is generated by the pulse D and its duration is equal to a duration slightly less than the period of the frequency F2.
  • the monostable 20 is reset on each pulse D received, that is to say that the slot H does not return to its low position until its theoretical duration has completely elapsed and is extended by the pulses D which would occur before the end of this theoretical duration. .

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

The system makes it possible to obtain a large flow of information and to increase the safety of railway traffic. Between a transmitter (3) disposed on the ground and a receiver (5) on board the railway vehicle receiving the information via the rail track short circuited by the axels of the vehicle, it comprises a frequency deviation modulated link. Applications: control of railway traffic safety. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un système de transmission de données par un circuit de voie entre des équipements fixes situés sur ou à proximité immédiate d'une voie ferrée, d'une part, et des équipements mobiles situés à bord de véhicules ferroviaires circulant sur ladite voie ferrée, d'autre part.The present invention relates to a system for transmitting data by a track circuit between fixed equipment located on or in the immediate vicinity of a railway track, on the one hand, and mobile equipment located on board railway vehicles traveling on said track. railroad, on the other hand.

Le circuit de voie est un système classique de détection de la position des trains circulant sur une voie ferrée utilisée comme une ligne de transmission parcourue par un courant électrique lequel est court-circuité par les essieux du train. Dans ce système, la voie est découpée en circuits de voie successifs et contigus avec chacun une source de courant (émetteur) les alimentant à leur extrémité aval - dans le sens de la marche des trains -et un récepteur de ce courant situé à leur extrémité amont. En l'absence de train entre les extrémités du circuit de voie, le courant délivré à la voie par l'émetteur parvient au récepteur et le circuit de voie est dit libre. En présence d'un train qui court-circuite la voie par ses essieux le courant de l'émetteur du circuit de voie ne parvient plus à son récepteur et le circuit de voie est dit occupé. Dans ce cas le courant délivré à la voie par l'émetteur ne circule dans celle-ci qu'entre l'émetteur et le premier essieu (dans le sens de la marche) du train. Le courant peut être reçu à bord du train, par induction par exemple, par des capteurs situés à proximité immédiate des rails constituant la voie et situés en avant de son premier essieu.The track circuit is a conventional system for detecting the position of trains running on a railway used as a transmission line traversed by an electric current which is short-circuited by the axles of the train. In this system, the track is divided into successive and contiguous track circuits, each with a current source (transmitter) supplying them at their downstream end - in the direction of running trains - and a receiver of this current located at their end. upstream. In the absence of a train between the ends of the track circuit, the current delivered to the track by the transmitter reaches the receiver and the track circuit is said to be free. In the presence of a train which short-circuits the track by its axles, the current from the track circuit transmitter no longer reaches its receiver and the track circuit is said to be occupied. In this case the current delivered to the track by the transmitter only flows in it between the transmitter and the first axle (in the direction of travel) of the train. Current can be received on board the train, for example by induction, by sensors located in the immediate vicinity of the rails constituting the track and located in front of its first axle.

Jusqu'à présent, le courant transmis par la voie était modulé soit en amplitude soit en fréquence, soit par impulsions. Les fréquences porteuses utilisées étaient soit à la fréquence du secteur 50 Hz ou 60 Hz, soit 2 kHz soit 3 Hz par impulsions. Le principe de modulation des porteuses était d'interrompre l'émission de la porteuse et de transmettre ainsi des informations par tout ou rien.Until now, the current transmitted by the channel was modulated either in amplitude or in frequency, or by pulses. The carrier frequencies used were either at the sector frequency 50 Hz or 60 Hz, or 2 kHz or 3 Hz per pulse. The carrier modulation principle was to interrupt the transmission of the carrier and thus transmit information by all or nothing.

L'inconvénient des procédés actuels réside dans la faiblesse du débit des informations par suite du principe de modulation et du fait que la fréquence porteuse est réduite. Ainsi pour une porteuse de 50 Hz l'interruption de celle-ci ne peut être réalisée que 270 fois par minute ce qui équivaut à un débit de 4,5 Bauds ce qui est nettement insuffisant pour les besoins actuels.The disadvantage of current methods lies in the low information rate due to the principle of modulation and the fact that the carrier frequency is reduced. Thus for a carrier of 50 Hz the interruption of this can only be carried out 270 times per minute which is equivalent to a flow rate of 4.5 Bauds which is clearly insufficient for current needs.

En effet si les trains sont rapides et si le canton est très court la lenteur du débit d'informations ne permet pas d'envoyer un grand nombre d'informations et d'utiliser une redondance suffisante des messages pour assurer un contrôle sur à la réception. Ces informations peuvent être des ordres d'arrêt envoyés au train, des limitation de vitesse, des autorisations de vitesse diverses, des indications de signalisation etc...Indeed, if the trains are fast and if the block is very short, the slow speed of information flow does not allow sending a large number of information and using sufficient redundancy of messages to ensure control over reception . This information can be stop orders sent to the train, speed limits, various speed authorizations, signaling indications, etc.

Le système selon la présente invention remédie à cet inconvénient. Dans celui-ci en effet, le débit des données est très élevé et permet de couvrir largement les besoins d'une conduite de train automatisé.The system according to the present invention overcomes this drawback. In this one, in fact, the data throughput is very high and makes it possible to largely cover the needs of automated train driving.

La présente invention a pour objet un système de transmission des données par circuit de voie comportant un émetteur disposé à proximité de la voie ferrée et un récepteur à bord du véhicule ferroviaire recevant les signaux électriques par l'intermédiaire de la voie ferrée court-circuitée par les essieux du véhicule ferroviaire caractérisé en ce que la modulation du message télégraphique entre ledit émetteur et ledit récepteur est réalisé par déviation de fréquence.The subject of the present invention is a system for transmitting data by track circuit comprising a transmitter disposed near the railway track and a receiver on board the railway vehicle receiving the electrical signals via the railway track short-circuited by the axles of the railway vehicle characterized in that the modulation of the telegraph message between said transmitter and said receiver is achieved by frequency deviation.

L'invention sera mieux comprise à l'étude de l'exemple donné ci-après en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 représente un schéma de principe du circuit de voie selon l'invention et la figure 2 représente les diagrammes temporels des différents étages du récepteur embarqué.The invention will be better understood on studying the example given below with reference to the appended drawing in which FIG. 1 represents a block diagram of the track circuit according to the invention and FIG. 2 represents the time diagrams of the different stages of the on-board receiver.

Comme on le voit sur la figure 1, sur une voie ferrée 1' roule un véhicule 2 à l'intérieur d'un canton délimité par un émetteur au sol 3 et un récepteur au sol 4. A bord du Véhicule 2 est embarqué un récepteur embarqué 5.As can be seen in FIG. 1, a vehicle 2 runs on a railway track 2 inside a block delimited by a transmitter on the ground 3 and a receiver on the ground 4. On board the Vehicle 2 an on-board receiver is on board 5.

L'émetteur au sol 3 comprend un émetteur 6 à la fréquence Fo pouvant être de 10 kHz environ (fréquence musicale), un modulateur 7 à déviation de fréquence émettant dans notre exemple, trois fréquences F0, F1, F2, la fréquence F1 étant obtenue par la manipulation d'un bit 1 et la fréquence F2 par celle d'un bit 0. La fréquence F1 peut être de 9,8 kHz et celle de F2 de 10,2 kHz.The ground transmitter 3 comprises a transmitter 6 at the frequency Fo which can be approximately 10 kHz (musical frequency), a modulator 7 with frequency deviation transmitting in our example, three frequencies F0, F1, F2, the frequency F1 being obtained by the manipulation of a bit 1 and the frequency F2 by that of a bit 0. The frequency F1 can be 9.8 kHz and that of F2 10.2 kHz.

Dans ce cas, la fréquence FO correspond à l'interbit entre les fréquences F1 et F2.In this case, the frequency FO corresponds to the interbit between the frequencies F1 and F2.

Les signaux F0, F1, F2 sont ensuite amplifiés par un amplificateur de puissance 8 et adaptés à l'impédance de la ligne de transmission constituée par la voie ferrée 1' par un adaptateur 9.The signals F0, F1, F2 are then amplified by a power amplifier 8 and adapted to the impedance of the transmission line constituted by the railroad track 1 'by an adapter 9.

Le récepteur au sol 4 comprend un adaptateur 10 et un récepteur 11 de la fréquence FO. Le récepteur au sol 4 est constitué par un récepteur classique de circuit de voie.The ground receiver 4 includes an adapter 10 and a receiver 11 of the FO frequency. The ground receiver 4 is constituted by a conventional track circuit receiver.

On peut envisager également de ne pas faire intervenir trois fréquences F1, FO,F2 mais deux fréquences seulement F1,F0, ce qui ne change rien au principe du récepteur embarqué 5, comme on le verra plus loin. Cependant pour l'émetteur au sol le bit 1 correspond à F1 et le bit 0 à FO et le récepteur au sol recevra les deux fréquences FO et F1.One can also consider not involving three frequencies F1, FO, F2 but only two frequencies F1, F0, which does not change the principle of the on-board receiver 5, as will be seen below. However for the ground transmitter bit 1 corresponds to F1 and bit 0 for FO and the ground receiver will receive the two frequencies FO and F1.

Le récepteur embarqué 5 comprend deux capteurs 12 inductifs disposés près de l'essieu avant du véhicule 2 captant les signaux F1,FO,F2 d'après notre exemple et F1,FO selon la deuxième variante à deux fréquences.The on-board receiver 5 comprises two inductive sensors 12 arranged near the front axle of the vehicle 2 picking up the signals F1, FO, F2 according to our example and F1, FO according to the second variant at two frequencies.

Sur la figure 3 on voit référencés A les chronogrammes des sinusoïdes FO,F1,F2 à périodes différentes.In FIG. 3, the chronograms of the sinusoids FO, F1, F2 at different periods are referenced A.

Ces signaux.sont amplifiés par un amplificateur 13, et envoyés à un étage d'écrétage et de mise en forme 14 transformant les signaux en ondes rectangulaires B dont l'origine des créneaux correspond aux zéros des sinusoides. Les signaux B sont envoyés à un étage différentiateur 15 à résistance - capacité, par exemple, qui fournit des impulsions positives ou négatives C correspondant aux fronts montants et descendants des créneaux B. Les impulsions C sont envoyées à un étage suppresseur 16 à diode par exemple détectant seulement les impulsions D de polarité positive. Les impulsions D permettent de détecter les fréquences F1, et F2 en les envoyant sur des étages monostables suivis de portes ET.These signals are amplified by an amplifier 13 and sent to a writing and shaping stage 14 transforming the signals into rectangular waves B whose origin of the slots corresponds to the zeros of the sinusoids. Signals B are sent to a resistance-capacitance differentiator stage 15, for example, which supplies positive pulses or negative C corresponding to the rising and falling edges of the slots B. The pulses C are sent to a suppressor stage 16 with a diode for example detecting only the pulses D of positive polarity. The pulses D make it possible to detect the frequencies F1, and F2 by sending them on monostable stages followed by AND gates.

Ainsi pour détecter la fréquence F1 les impulsions D sont envoyées sur un premier monostable 17 délivrant des créneaux E. L'origine des créneaux E est générée par l'impulsion D et sa durée est égale à une durée légèrement inférieure à la période de la fréquence F1. Les créneaux E sont envoyés à un deuxième monostable 18 délivrant des impulsions rectangulaires F dont l'origine est générée par le front descendant des créneaux E et la durée est égale à deux fois par exemple, la différence entre la durée du créneau du premier monostable 17 et la durée de la période de la fréquence F1. Les impulsions rectangulaires F sont appliquées à une entrée d'une porte ET,19 en même temps que les impulsions D sont appliquées à une autre entrée de la même porte. La coïncidence des deux impulsions permet de délivrer une impulsion G correspondant à une période de la fréquence F1. Cette impulsion G est traduite par exemple par un signal logique 1.Thus to detect the frequency F1 the pulses D are sent to a first monostable 17 delivering slots E. The origin of slots E is generated by the pulse D and its duration is equal to a duration slightly less than the period of the frequency F1. The slots E are sent to a second monostable 18 delivering rectangular pulses F whose origin is generated by the falling edge of the slots E and the duration is equal to twice for example, the difference between the duration of the slot of the first monostable 17 and the duration of the period of frequency F1. The rectangular pulses F are applied to an input of an AND gate, 19 at the same time as the pulses D are applied to another input of the same door. The coincidence of the two pulses makes it possible to deliver a pulse G corresponding to a period of the frequency F1. This pulse G is translated for example by a logic signal 1.

Afin de détecter la fréquence F2 les impulsions D sont envoyées à un premier monostable 20 délivrant des créneaux H. L'origine des créneaux H est générée par l'impulsion D et sa durée est égale à une durée légèrement inférieure à la période de la fréquence F2. Le monostable 20 est réarmé à chaque impulsion D reçue c'est à dire que le créneau H ne revient dans sa position basse que lorsque sa durée théorique est entièrement écoulée et est prolongée par les impulsions D qui surviendraient avant la fin de cette durée•théorique.In order to detect the frequency F2 the pulses D are sent to a first monostable 20 delivering slots H. The origin of the slots H is generated by the pulse D and its duration is equal to a duration slightly less than the period of the frequency F2. The monostable 20 is reset on each pulse D received, that is to say that the slot H does not return to its low position until its theoretical duration has completely elapsed and is extended by the pulses D which would occur before the end of this theoretical duration. .

Les créneaux H sont envoyés à un deuxième monostable 21 délivrant des impulsions rectangulaires K dont l'origine est générée par le front descendant des créneaux H et dont la durée est égale à deux fois, par exemple, la différence entre la durée du créneau du premier monostable 20 et la durée de la période de la fréquence F2. Les impulsions rectangulaires K sont appliquées à une entrée d'une porte ET 22 en même temps que les impulsions D sont appliquées à une autre entrée de la même porte.The H slots are sent to a second monostable 21 delivering rectangular pulses K whose origin is generated by the falling edge of the H slots and whose duration is equal to twice, for example, the difference between the duration of the slot of the first monostable 20 and the duration of the period of the frequency F2. The rectangular pulses K are applied to an input of an AND gate 22 at the same time as the pulses D are applied to another input of the same door.

La coïncidence des deux impulsions permet de délivrer une impulsion L correspondant à une période de la fréquence F2. Cette impulsion L est traduite par exemple par un signal logique 0.The coincidence of the two pulses makes it possible to deliver a pulse L corresponding to a period of the frequency F2. This pulse L is translated for example by a logic signal 0.

Il est ainsi possible de transmettre des données binaires 1 et 0 avec un grand débit. En effet le débit en Bauds est égal à f/2n dans lequel f est la fréquence porteuse en Herz et n est le nombre de périodes nécessaires pour transmettre l'information élémentaire. Par exemple, pour 10 kHz le débit est de 5000 Bauds si l'on prend une période par information.It is thus possible to transmit binary data 1 and 0 with a high speed. Indeed the bit rate in Bauds is equal to f / 2n in which f is the carrier frequency in Herz and n is the number of periods necessary to transmit elementary information. For example, for 10 kHz the speed is 5000 Bauds if we take a period by information.

Etant donné la valeur élevée du débit obtenu par la modulation par déviation de fréquence il est possible, afin d'augmenter la sécurité du dispositif en se prctégeant contre les parasites éventuels, de faire varier le nombre de périodes successives d'une même fréquence nécessaire pour transmettre une information élémentaire. De cette façon le débit reste dans des limites encore très acceptables.Given the high value of the flow rate obtained by frequency deviation modulation, it is possible, in order to increase the safety of the device by protecting oneself against possible interference, to vary the number of successive periods of the same frequency necessary for transmit basic information. In this way the flow remains within still very acceptable limits.

On peut envisager de transmettre l'information élémentaire ou l'absence d'information par un nombre entier de périodes pouvant varier entre 1 et 16.We can consider transmitting basic information or the absence of information by an integer number of periods that can vary between 1 and 16.

La fiabilité du dispositif et la protection contre les parasites sont ainsi obtenues grâce à la valeur élevée du débit des informations.The reliability of the device and protection against parasites are thus obtained thanks to the high value of the data rate.

Les applications du système de transmission de données selon l'invention sont du domaine du contrôle et de la sécurité du trafic ferroviaire.The applications of the data transmission system according to the invention are in the field of rail traffic control and safety.

Claims (1)

Système de transmission des données par circuit de voie comportant un émetteur disposé à proximité de la voie ferrée et un récepteur à bord du véhicule ferroviaire recevant les signaux électriques par l'intermédiaire de la voie ferrée court-circuitée par les essieux du véhicule ferroviaire, la modulation des messages télégraphiques entre ledit émetteur et ledit récepteur étant réalisée par déviation de fréquence, de deux fréquences F1 et F2 sinusoïdales, caractérisé en ce que à la réception à bord du véhicule les fréquences F1 et F2 sont transformées en impulsions D correspondant aux zéros ascendants des sinusoïdes déclenchant un premier monostable 17 dont la durée t1 est inférieure à la période de F1 et dont le front descendant commande les impulsions F d'un deuxième monostable 18 de durée égale au double de la différence entre t et la période de F1, une porte ET, 19 recevant à la fois les impulsions D et les impulsions F et permettent en outre de délivrer des impulsions à la fréquence F1, les impulsions D déclenchant un troisième monostable 20 dont la durée t3 est inférieure à la période de F2 et dont le front descendant commande des impulsions K d'un quatrième monostable 21 de durée égale au double de la différence entre t3 et la période de F2, une porte ET, 22 recevant à la fois des impulsions D et des impulsions K et permettant en outre de délivrer des impulsions à la fréquence F2, lesdites impulsions F1, et F2 servant à commander des états logiques 1 et 0.System for transmitting data by track circuit comprising a transmitter disposed near the railway track and a receiver on board the railway vehicle receiving the electrical signals via the railway track short-circuited by the axles of the railway vehicle, the modulation of telegraph messages between said transmitter and said receiver being carried out by frequency deviation, of two sinusoidal frequencies F 1 and F 2 , characterized in that on reception on board the vehicle the frequencies F 1 and F 2 are transformed into pulses D corresponding to the ascending zeros of the sinusoids triggering a first monostable 17 whose duration t 1 is less than the period of F 1 and whose falling edge controls the pulses F of a second monostable 18 of duration equal to twice the difference between t and the period of F 1 , an AND gate, 19 receiving both the D pulses and the F pulses and also make it possible to deliver pulses to the frequency F 1 , the pulses D triggering a third monostable 20 whose duration t3 is less than the period of F 2 and whose falling edge controls pulses K of a fourth monostable 21 of duration equal to twice the difference between t3 and the period of F 2 , an AND gate, 22 receiving both D pulses and K pulses and also making it possible to deliver pulses at frequency F2, said pulses F 1 , and F 2 serving to control logic states 1 and 0.
EP79102071A 1978-06-30 1979-06-25 Data transmission system using a track circuit Withdrawn EP0006591A3 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7819609 1978-06-30
FR7819609A FR2429696A1 (en) 1978-06-30 1978-06-30 TRACK CIRCUIT DATA TRANSMISSION SYSTEM

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0006591A2 true EP0006591A2 (en) 1980-01-09
EP0006591A3 EP0006591A3 (en) 1980-01-23

Family

ID=9210189

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP79102071A Withdrawn EP0006591A3 (en) 1978-06-30 1979-06-25 Data transmission system using a track circuit

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Country Link
EP (1) EP0006591A3 (en)
ES (1) ES482064A1 (en)
FR (1) FR2429696A1 (en)

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Also Published As

Publication number Publication date
ES482064A1 (en) 1980-04-01
EP0006591A3 (en) 1980-01-23
FR2429696A1 (en) 1980-01-25
FR2429696B1 (en) 1981-07-17

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Inventor name: LALLEMENT, ROGER

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