Application des relais dans les systèmes de signalisation

Qu'est-ce qu'un relais ?

Un relais est un interrupteur électrique qui utilise la force électromagnétique pour contrôler l'ouverture et la fermeture d'un ou plusieurs circuits électriques. Il se compose généralement de composants essentiels tels qu'un électroaimant, des contacts et des ressorts. Lorsque le bobinage de l'électroaimant est alimenté, il génère un champ magnétique qui attire ou libère un armature, ce qui entraîne l'actionnement des contacts pour réaliser la connexion ou la déconnexion du circuit.

Classification des relais

Les relais sont principalement divisés en deux grandes catégories : les relais à courant continu (CC) et les relais à courant alternatif (CA).

• Relais à courant continu (CC):

  • Alimentation : Alimenté par une source CC.
  • Classification : Selon la polarité du courant, ils peuvent être classés comme relais non polarisés, relais polarisés et relais biaisés.
  • Principe : Tous sont des relais électromagnétiques qui fonctionnent en utilisant le champ magnétique généré par le bobinage alimenté pour attirer un armature, qui à son tour actionne le système de contacts.

• Relais à courant alternatif (CA):

  • Alimentation : Alimenté par une source CA.
  • Classification : Selon le principe de fonctionnement, ils incluent les relais électromagnétiques et les relais d'induction.
    • Relais électromagnétique : Fonctionne de manière similaire à un relais électromagnétique CC, mais son noyau incorpore généralement un bobinage d'ombrage ou un anneau d'ombrage pour prévenir la vibration de l'armature causée par le passage à zéro du courant CA.
    • Relais d'induction : Utilise l'interaction entre un champ magnétique alternatif généré par le bobinage et les courants de Foucault induits dans une partie mobile (comme une aile) par un autre champ magnétique alternatif pour produire une force électromagnétique qui entraîne la rotation de l'aile et l'actionnement du relais.

Application des relais dans les systèmes de signalisation ferroviaire

Les relais sont largement utilisés dans les systèmes de signalisation ferroviaire. Les principaux types incluent : relais non polarisés CC, relais polarisés, relais polarisés à maintien, relais CA, etc.

• Relais non polarisé CC:

  • Un relais électromagnétique CC dont le bobinage n'a pas de distinction de polarité et peut être connecté à une source d'alimentation CC de n'importe quelle polarité, s'actionnant de manière fiable lorsqu'il est alimenté.

• Relais polarisé:

  • Un relais polarisé CC avec une polarité positive et négative fixe pour son bobinage, nécessitant une connexion à une source d'alimentation CC de polarité spécifiée.
  • Lorsqu'un courant direct traverse le bobinage, le contact avant se ferme avec le contact commun ; lorsque le courant inverse traverse, le contact arrière se ferme avec le contact commun ; lorsque le bobinage n'est pas alimenté, le relais ne s'actionne pas.

• Relais polarisé à maintien:

  • Un type spécial de relais polarisé possédant à la fois des fonctions de polarité et de maintien.
  • Lorsqu'il est alimenté, il ferme les contacts correspondants en fonction de la polarité du courant du bobinage ; après la désalimentation, les contacts restent dans leur état précédent jusqu'à ce qu'un courant de polarité opposée soit appliqué. Cette caractéristique de "mémoire" le rend largement utilisé dans les circuits logiques.

• Relais CA:

  • Alimenté par CA, y compris divers types tels que les relais de transfert de filament de lampe de signal, les codeurs électriques de type FD, les relais de deux éléments et deux positions de type JRJC, et les relais redresseurs.

• Relais redresseur:

  • Une version améliorée basée sur un relais non polarisé CC. Il intègre un redresseur et un stabilisateur de tension à son entrée, convertissant le CA en CC avant de l'alimenter au bobinage du relais.
  • Le relais de filament (DJ) utilisé dans les lampes de signal emploie généralement ce type de relais.

• Relais de deux éléments et deux positions:

  • Un relais d'induction typique. Il utilise l'interaction des courants de Foucault induits dans une aile par deux champs magnétiques alternatifs (généralement de l'alimentation de la voie et de l'alimentation locale) pour générer une force électromagnétique qui entraîne la rotation de l'aile, ce qui actionne le relais.
  • Le relais de voie (GJ) dans un circuit de voie à 25 Hz sensible à la phase est ce type de relais.

• Relais temporisé:

  • Un relais avec une fonction de retard. Lorsqu'un signal d'entrée est appliqué ou retiré, ses contacts de sortie se ferment ou s'ouvrent seulement après un délai prédéfini.
  • Les relais temporisés sont couramment utilisés dans les circuits de démarrage des aiguillages pour réaliser un contrôle temporel pendant la conversion des aiguillages.

Raisons de l'utilisation des relais dans les systèmes de signalisation ferroviaire

• Haute fiabilité:En tant que composant de commutation mature, les relais ont une structure simple, une performance stable et peuvent fonctionner de manière fiable pendant de longues périodes dans des environnements ferroviaires difficiles (tels que les variations de température, les vibrations, l'humidité et la poussière). Ceci est crucial pour assurer le fonctionnement sûr des équipements clés tels que les signaux, les aiguillages et les circuits de voie.
• Haute sécurité:Le principe de conception "Fail-Safe" des relais est fondamental pour leur application dans la signalisation ferroviaire. Lorsqu'un relais tombe en panne (par exemple, rupture du bobinage, perte d'alimentation), ses contacts s'ouvrent automatiquement en raison de la gravité ou de la force des ressorts, faisant entrer le système de signalisation dans l'état le plus sûr (par exemple, un signal montrant du rouge), minimisant ainsi le risque d'accidents.
• Haute précision et déterminisme:Les relais ont des temps de réponse courts et prévisibles, permettant un contrôle de commutation précis. Dans la logique de verrouillage complexe, les opérations de relais sont hautement déterministes, assurant la précision du contrôle des signaux.
• Flexibilité et évolutivité:Les circuits logiques de relais (verrouillage de relais) peuvent implémenter une logique de contrôle complexe par différents modes de câblage. Le système est facile à concevoir, modifier et étendre selon la disposition de la gare et les exigences opérationnelles.
• Bonne isolation électrique:Le circuit de commande (côté bobinage) et le circuit commandé (côté contacts) d'un relais sont complètement isolés électriquement, renforçant l'immunité du système aux interférences et sa sécurité.