EP0422190B1 - Installation de telecontrole et de telecommande de l'etat d'ouverture ou de fermeture d'un contact parmi une pluralite de contacts - Google Patents

Installation de telecontrole et de telecommande de l'etat d'ouverture ou de fermeture d'un contact parmi une pluralite de contacts Download PDF

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EP0422190B1
EP0422190B1 EP90907118A EP90907118A EP0422190B1 EP 0422190 B1 EP0422190 B1 EP 0422190B1 EP 90907118 A EP90907118 A EP 90907118A EP 90907118 A EP90907118 A EP 90907118A EP 0422190 B1 EP0422190 B1 EP 0422190B1
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EP
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installation according
remote monitoring
lst
control
monitoring
Prior art date
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EP90907118A
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German (de)
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EP0422190A1 (fr
Inventor
Jean-Pierre Duthoit
Patrice Bernard
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SNCF Mobilites
Original Assignee
SNCF Mobilites
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L7/00—Remote control of local operating means for points, signals, or track-mounted scotch-blocks
    • B61L7/06—Remote control of local operating means for points, signals, or track-mounted scotch-blocks using electrical transmission
    • B61L7/08—Circuitry
    • B61L7/10—Circuitry for light signals, e.g. for supervision, back-signalling
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C25/00—Arrangements for preventing or correcting errors; Monitoring arrangements
    • G08C25/02—Arrangements for preventing or correcting errors; Monitoring arrangements by signalling back receiving station to transmitting station

Definitions

  • the present invention relates to a remote control and remote control installation of a plurality of devices from contacts whose open or closed position is detected and controlled.
  • the invention can be applied, in particular but not limited to, to apparatuses in the railway sector such as the needles of a switching station, axle counters, level crossings, or any other device to be checked and or ordered.
  • Another type of mechanical control is also used, which consists in carrying out said control of the needles from a referral station, by means of cables or rods.
  • the position control is no longer done by direct inspection of the bonding of the needles as previously, but from the referral station where the position of the control is visually observed. This, being still mechanical, translates into safety by its position that of the needles.
  • This control combines the acquisition and transmission of information.
  • the acquisition is generally made by closing electrical contacts by switches linked mechanically, in translation or after conversion into rotation, to the blades of the needles.
  • Transmission is generally done in using these electrical contacts to establish or break the current flow in as many separate loops as there are contacts to control.
  • the current source is generally located at the switching station, as well as the observation of the open or closed state of the loops.
  • the transmission is not multiplexed, so that at least four contacts and five wires are required if one wishes to have loops which can individually observe the bonding and take-off of each of the blades constituting the needle. Similarly, non-multiplexing prohibits the sharing of transmission means for the remote control of several hands.
  • the present invention therefore aims to achieve a remote control system and remote control of needles which allows, for a low cost of equipment related to a needle, multiplexing the transmission of various information relating to a switch, and, if desired, several switches, under conditions which ensure railway safety.
  • the object of the present invention is a global remote control and / or remote control system for contacts implementing a multiplexed link between a secure control and / or command center and one or more satellite logic units, each making it possible to control one or more contacts located at a small distance from said logic.
  • multiplexing is meant here any technique allowing the sharing of a transmission medium between several information flows. It can be a frequency, time or logic multiplexing.
  • the connection can be point-to-point, multipoint (or bus) or ring.
  • This system is characterized in that overall security is ensured by the use of a secure information processing system in a control center, in that the transmission between the central secure control system and the individual means or means of control (or satellite logic) can implement a procedure making it possible to detect transmission errors and in that the individual control means do not need to be genuinely intrinsically safe but cooperate, in response to a control signal addressed by the central control system, by a local coded signal (which can be added to a coding emanating from the central security control system), to the transmission of information having redundancy such that, when received, the system control center can ensure, with the desired degree of security, the identity of the controlled contact, its state and possibly dat er the information provided regarding this identity and this state.
  • the transmission must, of course, be accompanied by the transmission of redundant information which would allow the appropriate procedure to verify that no error has been introduced, but we can consider that it is not necessary to implement such a procedure because, in fact, it is when the information, suitably modified, is returned to the security control center that we will implement this verification.
  • FIG. 1 shows the control installation according to the present invention, applied to the control of three contacts C1, C2, and C3 by means of a single unsafe control logic or satellite logic LSC, the realization of which does not does not use intrinsic safety technology.
  • This unsafe control logic consists of three pairs of coders CM1, CV1, CM2, CV2, and CM3, CV3 and a microcontroller 1, connected by a modem 2 and a link transmission of data 3 to a central secure LST telecontrol logic.
  • Each of the pairs of coders CM i , CV i consists of two identical coders 4, CM i being the "upstream” coder and CV i the "downstream” coder, the block diagram of which is given in FIG. 2 where sees the encoder 4 which receives on its serial input DI the data to be coded and provides on its serial output DO the coded data. It also receives a power supply, represented by the O and V inputs and a clock on its CK input. All the coders share the same power supply and receive their clock from a common source, the power supply and clock assembly being represented by A + H in FIG. 1.
  • CM i coded i , CV i
  • the “upstream” coder such as CM1 receives its data to be coded from the microcontroller 1, applies a first coding to them, and sends this coded data to the contact to be controlled as than C1. If the contact is established, this data arrives at the input of the "downstream” coder such as CV1, which applies a second coding to them and delivers the data thus transcoded twice to the microcontroller 1.
  • the coders CM i , CV i do not share any component with each other, so as to avoid common mode faults.
  • the wiring connecting a contact to its "upstream” and “downstream” encoders is made so as to make a short circuit impossible which would allow the data coded by the "upstream” encoder to enter the encoder "downstream” without having passed through the contact to be checked.
  • a precaution can consist in moving the "upstream” and "downstream” encoders as close as possible to the contact to be checked.
  • an encoder 4 comprises a shift register 5 with serial input and parallel output and a read-only transcoding memory 6.
  • the serial-parallel register 5 inputs the data presented on its input DI at the rate of a clock presented on its input CK.
  • a return resistor R, upstream of DI ensures that the data presented have a constant logic value when the DI input is "in the air", which corresponds to the case of a downstream encoder whose contact to be checked is open .
  • the parallel output PD of the shift register 5, or at least certain wires of this output, is connected to the address input A of the read-only transcoding memory 6. It will be assumed that this transcoding memory is organized in mx 1, that is, it has only one DO data output. If it is assumed that the last n bits entered in the serial-parallel register 5 are used to address the transcoding memory 6, we see that each bit presented on the output DO results from transcoding by the content of the transcoding read-only memory 6 of the last n bits received by the serial-parallel register 5.
  • FIG. 4 shows a variant of the coder 4 of FIG. 3, characterized in that the transcoding read-only memory 6 has an organization by bytes.
  • the eight data outputs D of the transcoding read-only memory 6 are connected to the data input I of a data multiplexer 7, the three selection inputs S of which are connected to three outputs PD o-2 of the shift register 5, for example those which correspond to the last three bits presented on the input DI of register 5.
  • the addressing input A of the transcoding read-only memory 6 is connected to outputs of the shift register 5 which correspond to older bits, for example PD 3 ⁇ 13 in the case where the transcoding read-only memory 6 is constituted an 8 K byte EPROM.
  • the content of the transcoding read-only memory 6 is arbitrary, but different from the transcoding memory MT i to the transcoding memory Mt j respectively associated with the contacts C i and C j , if the two contacts i and j are connected to the same unsafe control logic (or satellite logic), or to separate unsafe control logic but linked by the same data transmission link 3 to the same secure telecontrol logic (or central logic).
  • the number of bits sent by the microcontroller 1 of FIG. 1 to an upstream coder such as CM1 can be arbitrary and, in particular, less than the capacity of the read-only transcoding memory MT.
  • the capacity of this one can be 64 k bits, while the message to be coded can have a length of 256 bits.
  • the series of bits sent by the microcontroller 1 comprises, after this synchronization sequence, another sequence, always the same which therefore always provides the same response after transcoding successively by the upstream and downstream coders CM i and CV i associated .
  • This response will therefore in a way constitute the "signature” or "imprint” of contact C i , if it is closed.
  • the continuation of the sequence sent after the synchronization sequence is random, the response after transcoding will still constitute a signature, but in a way coded and not in clear.
  • the advantage of having a part of the interrogation sequence that is different from one time to another is to allow the contact's response to be "dated".
  • the risk against which we thus seek to protect our is that the controlled state is exact, corresponds well to the desired organ, but that it is old. This risk is real in equipment comprising a memory, which can transmit an old response instead of a fresh response.
  • bit stream sent in the sense that it is made to contain in particular a time or a serial number.
  • the data sent by the microcontroller 1 (FIG. 1) to the upstream coders CM1, CM2 and CM3 can all be different, but they can also be identical, the sending being done in parallel.
  • the remote control security logic central logic
  • the central logic requires a unsafe control logic LSC (satellite logic) to send the same interrogation sequence to all the upstream coders and to send back to it all the responses which do not consist of identical bits, which is the case of the response corresponding to an open contact.
  • the microcontroller can distribute to the various coders a clock at a relatively slow rate, so as to make it possible to control relatively distant contacts without requiring too particular care for the wiring.
  • the central station is equipped with a remote control security logic combining intrinsically safe electronics and interfaces based on safety relays.
  • Each device is associated with a satellite control logic, the particularity of which is that it is made from non-secure commercial components.
  • the devices considered can be, in particular but not limited to, a needle, an axle counter, a level crossing.
  • the central station can be served by an agent or by wire or radio link with a tracking center, or a traction unit (a locomotive for example).
  • the satellite control logic LSC1, LSC2, LSC3, of the various devices depending on the central station LST are connected to the central security control logic by a multipoint link which in fact comprises a power line A and a line of data transmission L.
  • the power line A is subdivided into a three-phase supply intended for the operation of each device and an auxiliary supply intended for supplying the satellite control logic.
  • the LSC i satellite control logic and the LST - LSC i link are not intrinsically safe, however the overall security is ensured under the sole responsibility of the central LST logic, which is deemed to be safe.
  • Each LSC i satellite control logic consists of two microcontrollers, responding to two different addresses on the multipoint line, the central security logic of LST telecontrol playing the role of master.
  • the safety logic of LST telecontrol addresses to the LSC satellite control logic associated with the device to be controlled, a train of n pseudo-random bits. This train is therefore dated, since different from that sent during the previous check.
  • the LST telecontrol security logic receives in return from the addressed LSC control satellite logic, another train of n bits from which it is able to check unambiguously: the correlation with the bit train sent, the number of the addressed satellite logic and the position of the controlled device.
  • the security of the control therefore rests on the comparison made by the security logic of telecontrol LST, in security, between the bit stream sent and the bit train received.
  • the required level of security is obtained by varying the length n of the bit stream and the complexity of the coding function. More precisely, we seek to verify the identity, or quasi-identity, between the received bit stream and a certain local transform of the transmitted bit stream.
  • the LST telecontrol security logic sends a double bit stream E1 + E2.
  • the bit stream E1 is received by the microcontroller MC1 and the bit stream E2 is received by the microcontroller MC2.
  • Each microcontroller resends its respective bit stream E1 or E2 to the other microcontroller of the same satellite control logic via contacts ⁇ 1 or ⁇ 2 of the device controller.
  • a single microcontroller can transmit its bit stream. During the time which normally corresponds to the opening of the needle, neither of the two microcontrollers can manage to transmit its bit stream.
  • the remote control security logic LST therefore receives in return from the double bit stream E1 + E2 a bit stream S1 and / or S2, which is characteristic of both the bit stream transmitted and the path traveled between the two microcontrollers of this logic LSC control satellite through the contacts to be controlled.
  • the "distance" between two trains of n bits is generally defined as the number of bits of the same rank different in the two messages.
  • bit streams are chosen so that the "distance" between them is as large as possible.
  • Each reference bit stream will therefore be characteristic of the microcontroller where the function f is performed. It is fixed in the PROM programmable read-only memory of the card.
  • the LST knows the transcoding law associated with the contact it wishes to control. Knowing the contents of the pseudo-random bit stream it sent, it absolutely knows what the bit stream it receives should be.
  • each microcontroller After resetting to zero, each microcontroller initializes its buffer registers, so as to send back to the security logic of telecontrol a bit stream significant of its good reset and of its identity. It can be the same R bitstream.
  • the power line consists of a five-conductor cable (F1 to F5) grouping two separate supplies, firstly a three-phase supply of devices using the wires F1 to F3 (whose cross section is determined by the consumption of only one device at a time), on the other hand an auxiliary power supply using the wires F4 and F5 for the remote supply of the LSC satellite control logic and the locking of the RA needle relay.
  • F1 to F5 five-conductor cable
  • this auxiliary power supply can take three different states depending on the states of the Rx and Ry relays: continuous if the Ry relay is at work, alternating if Ry is at rest and Rx at work, zero if Rx and Ry are at rest.
  • the electronics of the satellite control logic can be supplied both continuously and alternately, using a power supply converter block "direct power cut" BC. Its inertia is sufficient to cover the AC-DC switching times and vice versa at the level of the LST telecontrol safety logic.
  • the RA device relays which are prepositioned in the satellite control logic in the first step of a device command, as seen above, are under the control of an RC bonding relay and a take-off relay RD which responds only to the supply of alternating current.
  • the solution of the data transmission line separate from the power line was chosen for various reasons, including mainly the freedom of technological evolution of the data transmission (optical fibers, etc.) and security for the teams of 'maintenance which do not have to work under dangerous tension.
  • the RA device relay is mounted as a sticker. Its bonding is ensured by a bonding relay RC, controlled by the microcontroller MC2 of the satellite control logic LSC while its takeoff is ensured by a takeoff relay RD, controlled by the microcontroller MC1.
  • the two relays RC and RD are supplied from the auxiliary supply supplied by F4 and F5, via a transformer TR which constitutes an intrinsic safety device for the transmission of alternative energy. Even in the event of microcontroller failure of the LSC satellite control logic, the bonding and take-off relays can only be actuated while the auxiliary supply is in alternation.
  • the MC2 microcontroller of which would present permanent control of the RC bonding relay does not block the other satellite control logic of the multipoint line, the RC command is made impulse by a capacitive assembly which does not have to be security.
  • the RC bonding relay can only intervene when the auxiliary supply is alternative, and, what matters most at the level of the RA device relay, it is not its command, not safe, but the control from its safe position before sending the three-phase.
  • the security of the order rests, in a way, on the security of the control of the pre-order.
  • the solution described above for satellite control logic applied to a needle has a significant economic advantage in terms of wiring.
  • the point-to-point connection between the station and each needle comprises at least four conductors of large section (so-called "4-wire" assembly)
  • the solution proposed in the invention derives its benefit from a continuous monitoring of the circulations, avoiding the accumulation points in the operation of the needles whose average utilization rate over a long period is in fact close to zero.
  • the same LST telecontrol security logic can manage several BITBUS, the devices being distributed so as to always have a minimum number of "routes", even in the event of a BITBUS failure.
  • Galvanically isolated repeaters are available as standard as BITBUS accessories. They require a double continuous 12V supply for upstream and downstream, which can be supplied locally by supplying the LSC satellite control logic or by transmitting, in the BITBUS cable, an additional 12V remote supply , which is part of the BITBUS standard.
  • the LSC needle control satellite logic consists of two microcontrollers MC1 and MC2 produced from DATEM DCB 220 commercial cards.
  • BITBUS cards use the INTEL 8044 micro-controller, which is an 8052 to which is added a high speed Data Link Control (HDLC) serial interface at high speed (up to 2.4 Mbit / s).
  • Each microcontroller is connected to the BITBUS with a specific address and constitutes a node of the BITBUS.
  • the programmable read only memory (PROM) associated with each microcontroller MC1, MC2, contains on the one hand the system core and the local program, common to all the cards, and on the other hand the tables used for transcoding the bit streams Card specific Rs. There must therefore not be two identical PROMs.
  • the physical address of the microcontroller is "strapped" on the card.
  • the LST telecontrol security logic can check by reading on the PROM a particular bit stream (which may be the R bit stream used previously) the correlation between the microcontroller addressed on the BITBUS (physical address) and the bit stream received from the corresponding PROM.
  • the random access memory (RAM) associated with each microcontroller MC1 and MC2 constitutes the buffer registers for transmitting and receiving trains of n bits, transmitted at high speed on the multi-point data transmission line or transmitted at higher speed weak to the other microcontroller of the same satellite logic LSC control via the needle controller ⁇ or via the relay RA.
  • serial needle control or RA relay links are made by a double UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) or Link Controller ( Figure 6) available on each DATEM DCB 220 micro-controller card.
  • the needle control is done + 12V current loop on a port and the RA relay control, which is local in the satellite control logic, is done in RS 422 (+ 5V) on another port.
  • Transmissions to the needle controller ⁇ and to the RA relay are at medium speed (19200 bit / s maximum), while the transmission speed on the BITBUS is 62.5 kbit.
  • the speed adaptation is done at the level of the buffer registers of the microcontrollers MC1, MC2 of the satellite control logic LSC.
  • the other input-output ports available on DATEM cards are used for controlling the bonding and take-off relays RC and RD of the relay RA, as well as for unsafe input-outputs, needle heaters for example.
  • the RA relay is a relay with six reversers, three (a1, a2, a3) used to control the three-phase motor of the needle, two (aiguille and a5) to control the position of the RA relay itself and the last a6 to its self-maintenance.
  • the contacts of the RA relay must be capable of withstanding the current supplied to the motor Mo; however, they should not be calibrated to commonly cut such intensity. Indeed, the relay RA is prepositioned before the three-phase is established by the breaker relay RU of the satellite control logic LSC.
  • the RA relay can in no case inadvertently stick, on the other hand, it can exceptionally take off incorrectly at the time of a + 12V failure of the supply of the LSC satellite control logic.
  • the RC and RD relays are two DIL (Dual In Line) relays which respond to the stresses of the MC1 and MC2 microcontrollers only if the auxiliary supply is alternating.
  • the interfaces of the LST control security logic will be described with reference to FIG. 7. It has already been said that the remote control security logic was designed as intrinsic security.
  • the interface between said security logic and satellite logic must also be intrinsically safe. Although very simplified, it must be carried out with safety relays, of the NS1 type for example.
  • a conventional AC device control relay ensures, by the inverters C1 and C2 the inversion of two of the phases Ph2 and Ph3 of the three-phase supply, to reverse the direction of rotation of the motor Mo of the device.
  • a conventional Ru-device relay relay ensures the establishment and cut-off of the three-phase on the power line, via the inverters u1, u2, u3 and u4.
  • a Ry relay ensures AC-DC switching of the auxiliary power supply. By switching the relays together, it is guaranteed that the AC relay can only switch if the Ru relay is at rest, that the Ru relay can only intervene if the Ry relay is in the high position (which corresponds to a continuous auxiliary supply ) and that the relay Ry self-maintains as long as the relay Ru remains high, which avoids an untimely return of the auxiliary supply in alternating mode, as long as the three-phase is on line.
  • the continuous auxiliary supply can be obtained by any device, in particular by simple rectification and filtering of the alternative supply.
  • the filtering must be safe, because it must be certain that the residual alternative ripple rate cannot bring back to the secondary of the transformers of the satellite logic controllers a voltage capable of actuating an RC relay. The locking of the RA relays during a continuous auxiliary supply would then no longer be guaranteed.
  • the additional relay Rx makes it possible, when Rx and Ry are both in the low position, to cut off any auxiliary supply and therefore to cause a fall in the relay RA which remains stuck due to a failure of the satellite logic control LSC.
  • control and command set out in conjunction with a needle control, apply in the same way for a satellite level control logic. With the necessary specific adaptations, they can also be applied to the control and / or the safe command of any device encountered in the field such as announcements at construction sites or axle counting, or in a switching station.

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Description

  • La présente invention concerne une installation de télécontrôle et de télécommande d'une pluralité d'appareils à partir de contacts dont on détecte et commande la position ouverte ou fermée.
  • L'invention peut s'appliquer, notamment mais non limitativement, à des appareils du domaine ferroviaire tels que les aiguilles d'un poste d'aiguillage, des compteurs d'essieux, des passages à niveau, ou tous autres dispositifs devant être contrôlés et ou commandés.
  • On connaît déjà, par exemple, dans le domaine de la commande des aiguilles ferroviaires, un certain nombre de techniques dont la plus ancienne, encore mise en oeuvre actuellement, est la commande sur le site, par levier, avec contrôle visuel du collage des aiguilles.
  • On utilise aussi un autre type de commande mécanique, qui consiste à effectuer ladite commande des aiguilles à partir d'un poste d'aiguillage, par l'intermédiaire de câbles ou de tringles. Dans cette formule, le contrôle de position ne se fait plus par inspection directe du collage des aiguilles comme précédemment, mais à partir du poste d'aiguillage où l'on constate visuellement la position de la commande. Celle-ci, étant encore mécanique, traduit en sécurité par sa position celle des aiguilles.
  • Si l'on quitte le domaine mécanique pour le domaine électrique, il existe une autre famille d'installations dans laquelle on effectue un contrôle électrique de la position des aiguilles à partir d'un poste généralement associé à une télécommande quand les aiguilles à manoeuvrer sont sous la commande de moteurs.
  • Ce contrôle associe une acquisition et une transmission d'informations. L'acquisition se fait généralement par la fermeture de contacts électriques par des interrupteurs liés mécaniquement, en translation ou après conversion en rotation, aux lames des aiguilles. La transmission se fait généralement en utilisant ces contacts électriques pour établir ou rompre le passage de courant dans autant de boucles distinctes qu'il y a de contacts à contrôler. La source de courant est généralement localisée au poste d'aiguillage, ainsi que la constatation de l'état ouvert ou fermé des boucles. Pour des raisons de simplicité la transmission n'est pas multiplexée, de sorte qu'il faut au minimum quatre contacts et cinq fils si l'on veut avoir des boucles qui puissent constater individuellement le collage et le décollage de chacune des lames constituant l'aiguille. De même, le non multiplexage interdit le partage des moyens de transmission pour le télécontrôle de plusieurs aiguilles.
  • Dans la pratique, les méthodes ci-dessus énumérées présentent de nombreux inconvénients.
  • Notamment, en ce qui concerne le domaine mécanique, la manoeuvre et le contrôle à pied d'oeuvre exigent la présence d'un agent humain, et donc son déplacement vers chacune des aiguilles, d'où un manque de souplesse et un coût non négligeable. De même, en ce qui concerne la télécommande et le télécontrôle mécanique des aiguilles, une contrainte apparaît immédiatement, qui résulte de la limitation nécessaire de la distance du poste d'aiguillage aux différentes aiguilles sous contrôle. Un tel système, malgré un gain en souplesse et une économie par rapport au système précédant, se prête mal à la fusion de plusieurs petits postes en un poste plus important.
  • En ce qui concerne le domaine électrique, le télécontrôle par boucles de courant, est très sûr, mais coûteux en transmission et exclut certaines techniques d'acquisition. Ainsi, le coût de transmission provient de ce qu'il faut au minimum cinq fils pour gérer quatre contacts liés aux lames d'une aiguille et qu'il n'est pas possible de partager l'utilisation de ces fils pour gérer plusieurs aiguilles voisines ou situées le long de la même voie. Cette exigence de fils individuels interdit également en pratique l'utilisation d'une liaison radio entre l'aiguille et soit le poste d'aiguillage, soit éventuellement un train qui s'en approche. Une transmission par boucles de courant interdit le recours à des techniques d'acquisition qui mettent en oeuvre des niveaux de courant ou de tension ou encore des fréquences de signal qui demandent en pratique une mise en forme locale.
  • Une autre installation de télécontrôle de contacts, comprenant une Logique de Télécontrôle, coopérant avec plusieurs Logiques Satellites est décrit dans le document EP-A- 197 835.
  • La présente invention a donc pour but la réalisation d'un système de télécontrôle et de télécommande d'aiguilles qui permet, pour un faible coût de l'équipement lié à une aiguille, un multiplexage de la transmission des diverses informations relatives à un aiguillage, et, si on le souhaite, à plusieurs aiguillages, dans des conditions qui assurent la sécurité ferroviaire.
  • L'objet de la présente invention est un système global de télécontrôle et/ou de télécommande de contacts mettant en oeuvre une liaison multiplexée entre un centre sécuritaire de contrôle et/ou de commande et une ou plusieurs logiques satellites permettant chacune de contrôler un ou plusieurs contacts se trouvant à une distance peu importante desdites logiques.
  • Par multiplexage, on désigne ici toute technique permettant le partage d'un support de transmission entre plusieurs flux d'information. Il peut s'agir d'un multiplexage en fréquence, temporel ou logique. Le raccordement peut être point à point, multipoint (ou en bus) ou en anneau.
  • Ce système est caractérisé en ce que la sécurité globale est assurée par le recours à un système sécuritaire de traitement de l'information dans un centre de contrôle, en ce que la transmission entre le système central sécuritaire de contrôle et le ou les moyens individuels de contrôle (ou logiques satellites) peut mettre en oeuvre une procédure permettant de détecter les erreurs de transmission et en ce que les moyens individuels de contrôle n'ont pas besoin d'être réellement en sécurité intrinsèque mais coopèrent, en réponse à un signal de contrôle adressé par le système central de contrôle, par un signal codé local (qui peut s'ajouter à un codage émanant du système central sécuritaire de contrôle), à la transmission d'informations possédant une redondance telle que, lors de leur réception, le système central de contrôle peut s'assurer, avec le degré de sécurité voulu, de l'identité du contact contrôlé, de son état et éventuellement dater les informations fournies quant à cette identité et cet état.
  • Dans le système selon la présente invention, la transmission doit, certes, être assortie de la transmission d'une information redondante qui permettrait à la procédure appropriée de vérifier qu'il ne s'est pas introduit d'erreur, mais on peut considérer qu'il n'est pas nécessaire de mettre en oeuvre une telle procédure parce que, en fait, c'est au retour de l'information, convenablement modifiée, vers le centre sécuritaire de contrôle qu'on mettra en oeuvre cette vérification.
  • Les caractéristiques ci-dessus, ainsi que d'autres caractéristiques et avantages secondaires apparaîtront de façon plus détaillée dans la description ci-après d'une forme de réalisation faite en référence aux planches en annexe, sur lesquelles :
    • la figure 1 représente le contrôle de trois contacts au moyen d'une logique non sécuritaire de contrôle ;
    • la figure 2 représente le schéma de principe d'un des codeurs de la figure 1 ;
    • la figure 3 représente une forme de réalisation d'un des codeurs précités ;
    • la figure 4 représente une variante du codeur de la figure 3 ;
    • la figure 5 représente un schéma général d'une logique sécuritaire de télécontrôle associée à une pluralité de logiques satellites de télécontrôle ;
    • la figure 6 représente un schéma de principe du montage de contrôle de position ;
    • la figure 7 représente un schéma d'une logique satellite de contrôle et son interface avec la logique sécuritaire de télécontrôle.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'une réalisation préférentielle d'un contrôleur de contact.
  • On a représenté sur la figure 1, l'installation de contrôle selon la présente invention, appliquée au contrôle de trois contacts C₁, C₂, et C₃ au moyen d'une seule logique non sécuritaire de contrôle ou logique satellite LSC, dont la réalisation ne fait pas appel à une technologie de sécurité intrinsèque.
  • Cette logique non sécuritaire de contrôle est constituée de trois couples de codeurs CM₁, CV₁, CM₂, CV₂, et CM₃, CV₃ et d'un microcontrôleur 1, relié par un modem 2 et une liaison de transmission de données 3 à une logique centrale sécuritaire de télécontrôle LST.
  • Chacun des couples de codeurs CMi, CVi est constitué de deux codeurs identiques 4, CMi étant le codeur "amont" et CVi le codeur "aval", dont le schéma de principe est donné sur la figure 2 où l'on voit le codeur 4 qui reçoit sur son entrée série DI les données à coder et fournit sur sa sortie série DO les données codées. Il reçoit en outre une alimentation, figurée par les entrées O et V et une horloge sur son entrée CK. Tous les codeurs partagent la même alimentation et reçoivent leur horloge d'une source commune, l'ensemble alimentation et horloge étant repésenté par A + H sur la figure 1.
  • Le fonctionnement d'un couple de codeurs CMi, CVi est le suivant : Le codeur "amont" tel que CM₁ reçoit ses données à coder du microcontrôleur 1, leur applique un premier codage, et envoie ces données codées au contact à contrôler tel que C₁. Si le contact est établi, ces données parviennent à l'entrée du codeur "aval" tel que CV₁, qui leur applique un deuxième codage et délivre les données ainsi transcodées deux fois au microcontrôleur 1.
  • Les codeurs CMi, CVi ne partagent entre eux aucun composant, de façon à éviter des défauts de mode commun. Dans toute la mesure du possible, le câblage reliant un contact à ses codeurs "amont" et "aval" est réalisé de façon à rendre impossible un court-circuit qui permettrait aux données codées par le codeur "amont" d'entrer dans le codeur "aval" sans être passées à travers le contact à contrôler. Pour cela, une précaution peut consister à déporter les codeurs "amont" et "aval" aussi près que possible du contact à contrôler.
  • Il est nécessaire que les lois de codage des différents couples CMi, CVi soient différentes d'un couple à l'autre (car ce sont elles qui permettent d'identifier le contact Ci). En revanche, il est indifférent que les lois de codage de CMi et CVi soient identiques, d'ailleurs CMi ou CVi pourrait ne pas exister.
  • Sur la figure 3, on a représenté plus en détail la structure d'un codeur 4, qui comporte un registre à décalage 5 à entrée série et sortie parallèle et une mémoire morte de transcodage 6.
  • Le registre série-parallèle 5 fait entrer les données présentées sur son entrée DI au rythme d'une horloge présentée sur son entrée CK. Une résistance de rappel R, en amont de DI assure que les données présentées aient une valeur logique constante lorque l'entrée DI est "en l'air", ce qui correspond au cas d'un codeur aval dont le contact à contrôler est ouvert.
  • La sortie parallèle PD du registre à décalage 5, ou au moins certains fils de cette sortie, est connectée à l'entrée d'adressage A de la mémoire morte de transcodage 6. On supposera que cette mémoire de transcodage est organisée en m x 1, c'est-à-dire qu'elle n'a qu'une seule sortie de données DO. Si l'on suppose que les n derniers bits entrés dans le registre série-parallèle 5 servent à adresser la mémoire de transcodage 6, on voit que chaque bit présenté sur la sortie DO résulte du transcodage par le contenu de la mémoire morte de transcodage 6 des n derniers bits reçus par le registre série-parallèle 5.
  • On a représenté sur la figure 4 une variante du codeur 4 de la figure 3, caractérisée par le fait que la mémoire morte de transcodage 6 a une organisation par octets. Les huit sorties de données D de la mémoire morte de transcodage 6 sont connectées à l'entrée de données I d'un multiplexeur de données 7, dont les trois entrées de sélection S sont connectées à trois sorties PD o-2 du registre à décalage 5, par exemple celles qui correspondent aux trois derniers bits présentés sur l'entrée DI du registre 5.
  • L'entrée d'adressage A de la mémoire morte de transcodage 6 est connectée à des sorties du registre à décalage 5 qui correspondent à des bits plus anciens, par exemple PD ₃₋₁₃ dans le cas où la mémoire morte de transcodage 6 est constituée d'une EPROM de 8 K octets.
  • Le contenu de la mémoire morte de transcodage 6 est quelconque, mais différent de la mémoire de transcodage MTi à la mémoire de transcodage Mtj respectivement associées aux contacts Ci et Cj, si les deux contacts i et j sont reliés à la même logique non sécuritaire de contrôle (ou logique satellite), ou à des logiques non sécuritaires de contrôle distinctes mais reliées par une même liaison de transmission de données 3 à une même logique sécuritaire de télécontrôle (ou logique centrale).
  • Le nombre de bits envoyés par le microcontrôleur 1 de la figure 1 à un codeur amont tel que CM₁ peut être quelconque et, en particulier, inférieur à la capacité de la mémoire morte de transcodage MT. Par exemple, la capacité de celle-ci peut être de 64 k bits, alors que le message à coder peut avoir une longueur de 256 bits.
  • Il peut être intéressant de faire commencer le message à coder (ou de le faire précéder) par une séquence stable, par exemple constituée de n zéros suivis d'un 1. Dans le cas d'une mémoire 6 de 64 k bits, les 16 premiers bits transcodés sont imprévisibles, mais les (n-16) suivants sont identiques au premier bit de la mémoire et le (n + 1)ème bit sera identique au contenu du deuxième bit de la mémoire. Ceci permettrait, si nécessaire, de reconnaître le début du message transcodé, de lui faire jouer en quelque sorte le rôle d'une séquence de synchronisation. Si les deux premiers bits de la mémoire sont respectivement O et 1, la séquence sortant de la mémoire de transcodage 6 du codeur amont peut servir à jouer le même rôle vis-à-vis du codeur aval.
  • On peut envisager que le suite de bits envoyés par le microcontrôleur 1 comporte, après cette séquence de synchronisation, une autre séquence, toujours la même qui fournit donc toujours la même réponse après transcodage successivement par les codeurs amont et aval CMi et CVi associés. Cette réponse constituera donc en quelque sorte la "signature" ou "l'empreinte" du contact Ci, s'il est fermé.
  • Si la suite de la séquence envoyée après la séquence de synchronisation est aléatoire, la réponse après transcodage constituera encore une signature, mais en quelque sorte codée et non en clair. L'intérêt d'avoir une partie de la séquence d'interrogation qui soit différente d'une fois à l'autre est de permettre de "dater" la réponse du contact. Le risque contre lequel on cherche ainsi à se prémunir est que l'état contrôlé soit exact, corresponde bien à l'organe voulu, mais qu'il soit ancien. Ce risque est réel dans des équipements comportant une mémoire, qui peuvent transmettre une réponse ancienne au lieu d'une réponse fraîche.
  • Pour s'en prémunir, on peut dater explicitement le train de bits émis, en ce sens qu'on lui fait contenir notamment une heure ou un numéro d'ordre.
  • On peut également avoir une date implicite, en ce sens qu'on lui fait contenir une séquence pseudo-aléatoire, faisant que tout train de bits est différent du précédent. Il est facile de déterminer s'il s'agit du train de bits le plus récent ou non, ce qui est tout ce que l'on demande en général.
  • Les données envoyées par le micro-contrôleur 1 (figure 1) aux codeurs amont CM₁, CM₂ et CM₃ peuvent être toutes différentes, mais elles peuvent être également identiques, l'envoi se faisant en parallèle. On peut en effet envisager que la logique sécuritaire de télécontrôle (logique centrale) soit reliée aux diverses logiques non sécuritaires de contrôle LSC logiques satellites par une liaison de transmission de données 3 dont le débit est relativement rapide, et que la logique centrale demande à une logique non sécuritaire de contrôle LSC (logique satellite) d'envoyer la même séquence d'interrogation à tous les codeurs amont et de lui renvoyer toutes les réponses qui ne sont pas constituées de bits identiques, ce qui est le cas de la réponse correspondant à un contact ouvert.
  • On notera que le microcontrôleur peut distribuer aux divers codeurs une horloge à rythme relativement lent, de façon à permettre de contrôler des contacts relativement éloignés sans exiger de soins trop particuliers pour le câblage.
  • On décrira maintenant l'application de la présente invention au contrôle et à la commande d'un certain nombre d'appareils satellites à partir d'un poste central dans le domaine ferroviaire.
  • Le poste central est équipé d'une logique sécuritaire de télécontrôle associant une électronique en sécurité intrinsèque et des interfaces à base de relais de sécurité. A chaque appareil est associée une logique satellite de contrôle dont la particularité est d'être constituée à partir de composants non sécuritaires du commerce.
  • Les appareils considérés peuvent être, notamment mais non limitativement, une aiguille, un compteur d'essieux, un passage à niveau. Le poste central peut être servi par un agent ou en liaison filaire ou radio avec un centre suiveur, ou un engin moteur (une locomotive par exemple).
  • Sur la figure 5, les logiques satellites de contrôle LSC₁, LSC₂, LSC₃, des divers appareils dépendant du poste central LST sont reliées à la logique centrale sécuritaire de contrôle par une liaison multipoint qui comprend en fait une ligne de puissance A et une ligne de transmission de données L. La ligne de puissance A se subdivise en une alimentation triphasée destinée à la manoeuvre de chaque appareil et une alimentation auxiliaire destinée a l'alimentation de la logique satellite de contrôle.
  • Les logiques satellites de contrôle LSCi et la liaison LST - LSCi ne sont pas de sécurité intrinsèque, toutefois la sécurité de l'ensemble est assurée sous la seule responsabilité de la logique centrale LST qui est réputée de sécurité.
  • Chaque logique satellite de contrôle LSCi est constituée de deux microcontrôleurs, répondant à deux adresses différentes sur la ligne multipoint dont la logique centrale sécuritaire de télécontrôle LST joue le rôle de maître.
  • Le principe d'un télécontrôle sera décrit en référence à la figure 6. Pour effectuer un contrôle de position d'un appareil, la logique sécuritaire de télécontrôle LST adresse à la logique satellite de contrôle LSC associée à l'appareil à contrôler, un train de n bits pseudo aléatoire. Ce train est donc daté, puisque différent de celui envoyé lors du contrôle précédent.
  • La logique sécuritaire de télécontrôle LST reçoit en retour de la logique satellite de contrôle LSC adressée, un autre train de n bits à partir duquel elle est capable de vérifier de manière non ambigüe : la corrélation avec le train de bits émis, le numéro de la logique satellite adressée et la position de l'appareil contrôlé.
  • La sécurité du contrôle repose donc sur la comparaison effectuée par la logique sécuritaire de télécontrôle LST, en sécurité, entre le train de bits émis et le train de bits reçus. Le niveau de sécurité requis est obtenu en jouant sur la longueur n du train de bits et la complexité de la fonction de codage. Plus exactement, on cherche à vérifier l'identité, ou la quasi-identité, entre le train de bits reçus et une certaine transformée locale du train de bits émis.
  • Plus précisément, la logique sécuritaire de télécontrôle LST envoie un double train de bits E₁ + E₂. Le train de bits E₁ est reçu par le microcontrôleur MC₁ et le train de bits E₂ est reçu par le microcontrôleur MC₂.
  • Chaque microcontrôleur réexpédie son train de bits respectif E₁ ou E₂ vers l'autre microcontrôleur de la même logique satellite de contrôle en passant par des contacts Γ₁ ou Γ₂ du contrôleur d'appareil.
  • Le contrôleur d'appareil ne pouvant être que dans une seule des deux positions stables possibles, un seul microcontrôleur peut transmettre son train de bits. Pendant le temps qui normalement correspond à l'entrebaillement de l'aiguille, aucun des deux microcontrôleurs ne peut parvenir à transmettre son train de bits.
  • Au cas où les deux trains de bits viendraient à être transmis simultanément, on se trouverait dans une situation anormale exceptionnelle correspondant par exemple à un état dans lequel les deux lames de l'aiguille seraient collées, dénonçant une rupture mécanique.
  • Dans la situation normale, la plus courante, celui des deux microcontrôleurs MC₁ ou MC₂ de la logique satellite LSC qui a reçu le train de bits en provenance de l'autre, transmet en retour à la logique sécuritaire de télécontrôle LST un train de bits S₁ ou S₂ qui est une fonction du train de bits reçu de l'autre microcontrôleur S₁ = f₁(E2)
    Figure imgb0001
     ou S₂ = f₂ (E₁)
    Figure imgb0002
    Figure imgb0003
     . Chacune des fonctions f₁ et f₂ est caractéristique du microcontrôleur traversé.
  • La logique sécuritaire de télécontrôle LST reçoit donc en retour du double train de bits E₁ + E₂ un train de bits S₁ et/ou S₂, qui est caractéristique à la fois du train de bits émis et du trajet parcouru entre les deux microcontrôleurs de cette logique satellite de contrôle LSC au travers des contacts à contrôler.
  • Si l'on se reporte à l'exemple de la figure 6, on voit que c'est le train E₁ qui ne peut être transmis du microcontrôleur MC₁ vers le microcontrôleur MC₂, par suite de la position des contacts Γ₁ et Γ₂ à contrôler.
  • On détermine mathématiquement les fonctions f₁ et f₂ suivant le taux d'erreur que l'on juge acceptable. A titre d'exemple, la fonction peut être un OU exclusif effectué bit à bit (ou octet par octet) entre le train de n bits E₁ ou E₂ et un train de n bits de référence R₁ ou R₂, de la forme S₁ = Σ (E₂(i) + R₁(i))
    Figure imgb0004
    Figure imgb0005
     et S₂ = Σ (E₁(i) + R₂(i))
    Figure imgb0006
     .
  • On définit généralement la "distance" entre deux trains de n bits comme étant le nombre de bits de même rang différents dans les deux messages.
  • Les trains de bits sont choisis de manière que la "distance" entre eux soit la plus grande possible. Chaque train de bits de référence sera donc caractéristique du microcontrôleur où est effectuée la fonction f. Il est fixé dans la mémoire morte programmable PROM de la carte.
  • La LST connaît la loi de transcodage associée au contact qu'elle désire contrôler. Connaissant le contenu du train de bits pseudo-aléatoires qu'elle a émis, elle sait absolument ce que devrait être le train de bits qu'elle reçoit.
  • Si elle compare ce train reçu au train attendu, elle peut déterminer la distance entre eux.
  • En l'absence de toute erreur, cette distance devrait être nulle.
  • La sécurité sera maximale si on ne considère comme fermé qu'un contact tel que la distance mesurée soit nulle.
  • Toutefois, si la longueur du train de bits est grande et si le nombre de contacts différents à contrôler à travers la même liaison de transmission de données n'est pas trop important, la sécurité est encore importante si l'on admet une distance inférieure à un certain seuil qui n'est pas nul.
  • Après remise à zéro, chaque microcontrôleur initialise ses registres tampons, de manière à renvoyer à la logique sécuritaire de télécontrôle un train de bits significatif de sa bonne réinitialisation et de son identité. Ce peut être le même train de bits R.
  • Le principe d'une télécommande sera décrit en référence à la figure 7. Le moteur Mo de manoeuvre de l'appareil est téléalimenté depuis la logique sécuritaire de télécommande LST par l'alimentation triphasée décrite ci-après.
  • La ligne de puissance est constituée d'un câble à cinq conducteurs (F₁ à F₅) regroupant deux alimentations distinctes, d'une part une alimentation en triphasé des appareils utilisant les fils F₁ à F₃ (dont la section est déterminée par la consommation d'un seul appareil à la fois), d'autre part une alimentation auxiliaire utilisant les fils F₄ et F₅ pour la téléalimentation des logiques satellites de contrôle LSC et le verrouillage des relais d'aiguille RA.
  • Sous la dépendance du logiciel de sécurité de la logique centrale de télécontrôle LST, cette alimentation auxiliaire peut prendre trois états différents suivant les états des relais Rx et Ry : continu si le relais Ry est au travail, alternatif si Ry est au repos et Rx au travail, nul si Rx et Ry sont au repos.
  • L'électronique des logiques satellites de contrôle peut être alimentée aussi bien en continu qu'en alternatif, en utilisant un bloc convertisseur alimentation à "découpage direct secteur" BC. Son inertie est suffisante pour recouvrir les temps de commutation alternatif-continu et vice-versa au niveau de la logique sécuritaire de télécontrôle LST.
  • Les relais d'appareil RA, qui sont prépositionnés dans les logiques satellites de contrôle dans la première étape d'une commande d'appareil, ainsi qu'on l'a vu plus haut, sont sous le contrôle d'un relais de collage RC et d'un relais de décollage RD qui ne répondent qu'à la seule alimentation en courant alternatif.
  • L'absence momentanée de toute alimentation sur les fils F₄ et F₅ de l'alimentation auxiliaire entraîne la chute des relais RA et provoque une remise à zéro de tous les micro-contrôleurs des logiques satellites de contrôle LSC.
  • La solution de la ligne de transmission de données séparée de la ligne de puissance a été retenue pour diverses raisons, dont principalement la liberté d'évolution technologique de la transmission de données (fibres optiques, etc..) et une sécurité pour les équipes d'entretien qui n'ont pas a travailler sous tension dangereuse.
  • Une télécommande d'un seul moteur Mo se décompose en trois étapes :
    • 1°) le prépositionnement du relais d'appareil RA concerné, qui met sucessivement en oeuvre les opérations suivantes :
      • . On autorise le collage des relais RA de toutes les logiques satellites de contrôle LSC reliées à la ligne multipoint grâce à l'alimentation auxiliaire en alternatif ;
      • . On donne par la ligne de transmission de données 3 l'ordre de collage au seul relais RA de l'appareil concerné, qui s'auto-maintient ;
      • . On interdit par la ligne de puissance toute nouvelle modification d'état des relais RA (par alimentation auxiliaire en continu).
      • . On vérifie que seul le relais RA concerné est collé, en utilisant le principe des télécontrôles précédemment décrits.
    • 2°) l'exécution de la commande s'effectue, les relais RA étant positionnés et verrouillés par l'alimentation auxiliaire en continu, en envoyant sur la ligne de puissance l'alimentation triphasée (par F₁, F₂ et F₃) destinée au mouvement de l'appareil. Le sens du mouvement est obtenu par inversion de deux phases au niveau de la logique sécuritaire de télécontrôle LST, qui est seule à travailler en sécurité intrinséque. La manoeuvre de l'appareil est assimilée à une "commande perdue". En conséquence, l'appareil doit être protégé par des contacts de fin de course ou un dispositif à friction renforcée. Toutefois, si le contrôle d'aiguille détecte correctement la fin de course, la commande perdue peut être interrompue prématurément par le logiciel de la logique sécuritaire de télécontrôle LST.
    • 3°) La remise au repos des relais RA est effectuée au moyen de la même succession d'opérations que lors du prépositionnement et l'on commande le décollage des relais RA pendant que l'alimentation auxiliaire est en alternatif.
  • Le relais d'appareil RA est monté en autocollage. Son collage est assuré par un relais de collage RC, commandé par le microcontrôleur MC₂ de la logique satellite de contrôle LSC tandis que son décollage est assuré par un relais de décollage RD, commandé par le microcontrôleur MC₁.
  • Les deux relais RC et RD sont alimentés à partir de l'alimentation auxiliaire délivrée par F₄ et F₅, par l'intermédiaire d'un transformateur TR qui constitue un dispositif de sécurité intrinsèque pour la transmission d'une énergie alternative. Même en cas de défaillance des microcontrôleurs de la logique satellite de contrôle LSC, les relais de collage et de décollage ne peuvent être actionnés que pendant que l'alimentation auxiliaire est en alternatif.
  • On a ainsi la certitude, en sécurité intrinsèque, qu'un relais RA ne peut coller pendant que l'alimentation auxiliaire est en continu, condition imposée par la logique sécuritaire de télécontrôle LST avant de délivrer l'alimentation triphasée au seul relais RA qui aura été collé pendant la phase de prépositionnement autorisé.
  • Pour éviter qu'une panne d'une logique satellite de contrôle LSC, dont le microcontrôleur MC₂ présenterait une commande permanente du relais de collage RC, ne bloque les autres logiques satellites de contrôle de la ligne multipoint, la commande de RC est rendue impulsionnelle par un montage capacitif qui n'a pas à être de sécurité.
  • Aucune autre précaution n'est à prendre au niveau de la commande des relais RC et RD.
  • En effet, le relais de collage RC ne peut intervenir que lorsque l'alimentation auxiliaire est alternative, et, ce qui importe le plus au niveau du relais d'appareil RA, ce n'est pas sa commande, non sécuritaire, mais le contrôle de sa position, sécuritaire, effectué avant envoi du triphasé. La sécurité de la commande repose, en quelque sorte, sur la sécurité du contrôle de la pré-commande.
  • La solution décrite ci-dessus pour la logique satellite de contrôle appliquée à une aiguille présente un avantage économique important sur le plan du câblage. En effet, il est fait usage d'une seule ligne de puissance à cinq conducteurs et d'une ligne de transmission de données, toutes deux en multipoint, entre le poste où est située la logique sécuritaire de télécontrôle et l'ensemble des aiguilles. Au contraire, dans les réalisations actuellement utilisées, la liaison point à point entre le poste et chaque aiguille comprend au moins quatre conducteurs de forte section (montage dit "4 fils")
  • Puisqu'un seul appareil est commandé à la fois, la puissance consommée au niveau de la ligne de puissance est très faible en comparaison de celle des postes classiques pour lesquels aucun dispositif logique n'interdit le fonctionnement simultané de plusieurs aiguilles. La solution proposée dans l'invention tire son bénéfice d'un suivi continu des circulations, évitant les points d'accumulation dans le fonctionnement des aiguilles dont le taux d'utilisation moyen sur une longue période est en fait voisin de zéro.
  • Un autre avantage financier provient du très faible coût des logiques satellites de contrôle réalisées à base de microcontrôleurs du commerce. Seule la logique centrale de télécontrôle est réalisée en sécurité et son interface avec la ligne de puissance par relais de sécurité est extrêmement simplifiée.
  • On décrira successivement la ligne de transmission de données et la logique satellite de contrôle en se référant à la figure 7.
  • La ligne de transmission de données 3 retenue est une double paire torsadée et blindée, utilisée sous le protocole BITBUS d'INTEL, en mode différentiel (RS485) dont les principales caractéristiques de l'option choisie sont les suivantes :
    • vitesse de transmission à 62,5 kbit/s
    • longueur maximum d'un segment entre répéteurs : 1200 m
    • nombre maximum de noeuds par segment : 28
    • nombre maximum de répéteurs traversés : 10
    • nombre maximum total de noeuds : 250, ce qui correspond à un maximum théorique de 125 aiguilles puisque les deux microcontrôleurs d'une même logique satellite de contrôle constituent chacun un noeud au sens de l'adressage du BITBUS.
  • Deux limitations interviennent dans le nombre maximum pratique de noeuds connectables au BITBUS :
    • 1) La consommation des alimentations des noeuds sur la ligne d'alimentation auxiliaire, surtout en continu, ce qui est son état le plus fréquent (le taux d'ondulation résiduel de l'alimentation auxiliaire en continu ne doit en aucun cas permettre une réalimentation des relais RC à travers les transformateurs).
    • 2) Le temps de réponse, limité en pratique à 5 ou 6 commandes d'aiguille par minute, une seule aiguille pouvant être commandée à la fois.
  • Une même logique sécuritaire de télécontrôle LST peut gérer plusieurs BITBUS, les appareils étant répartis de manière à toujours disposer d'un nombre minimum d'"itinéraires", même en cas de panne d'un BITBUS.
  • Des répéteurs à isolation galvanique sont disponibles en standard comme accessoires BITBUS. Ils nécessitent une double alimentation 12V continu pour l'amont et l'aval, qui peut être fournie localement par l'alimentation de la logique satellite de contrôle LSC ou par la transmission, dans le câble BITBUS, d'une télé-alimentation 12V supplémentaire, option qui fait partie de la norme BITBUS.
  • La logique satellite de contrôle d'aiguille LSC est constituée de deux micro-contrôleurs MC₁ et MC₂ réalisés à partir de cartes du commerce DATEM DCB 220.
  • Les cartes BITBUS utilisent le micro-contrôleur INTEL 8044, qui est un 8052 auquel est ajoutée une interface série HDLC (High level Data Link Control) à grande vitesse (jusqu'à 2,4 Mbit/s). Chaque micro-contrôleur est raccordé au BITBUS avec une adresse spécifique et constitue un noeud du BITBUS.
  • La mémoire morte programmable (PROM) associée à chaque micro-contrôleur MC₁, MC₂, contient d'une part le noyau système et le programme local, commun à toutes les cartes, et d'autre part les tables servant au transcodage des trains de bits R spécifiques de la carte. Il ne doit donc pas y avoir deux PROM identiques.
  • L'adresse physique du micro-contrôleur est "strappée" sur la carte. La logique sécuritaire de télécontrôle LST peut vérifier en lisant sur la PROM un train de bits particulier (qui peut être le train de bits R utilisé précédemment) la corrélation entre le micro-contrôleur adressé sur le BITBUS (adresse physique) et le train de bits reçu de la PROM correspondante. La mémoire vive (RAM) associée a chaque micro-contrôleur MC₁ et MC₂ constitue les registres tampons d'émission et de réception des trains de n bits, transmis à grande vitesse sur la ligne multi-point de transmission de données ou transmis à vitesse plus faible vers l'autre micro-contrôleur de la même logique satellite de contrôle LSC via le contrôleur d'aiguille Γ ou via le relais RA.
  • Les liaisons série de contrôle d'aiguille ou de relais RA sont réalisées par un double UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) ou Contrôleur de liaison (figure 6) disponible sur chaque carte micro-contrôleur DATEM DCB 220. Le contrôle d'aiguille est fait en boucle de courant +12V sur un port et le contrôle de relais RA, qui est local dans la logique satellite de contrôle, est fait en RS 422 (+5V) sur un autre port.
  • Les transmissions vers le contrôleur d'aiguille Γ et vers le relais RA se font à vitesse moyenne (19200 bit/s au maximum), alors que la vitesse de transmission sur le BITBUS est à 62,5 kbit. L'adaptation de vitesse se fait au niveau des registres tampons des micro-contrôleurs MC₁, MC₂ de la logique satellite de contrôle LSC. Les autres ports d'entrée-sortie disponibles sur les cartes DATEM sont utilisés pour la commande des relais de collage et de décollage RC et RD du relais RA, ainsi que pour des entrées-sorties non sécuritaires, réchauffeurs d'aiguilles par exemple.
  • Le relais RA est un relais à six inverseurs dont trois (a₁, a₂, a₃) servent à la commande du moteur triphasé de l'aiguille, deux (a₄ et a₅) au contrôle de position du relais RA lui-même et le dernier a₆ à son auto-maintien.
  • Les contacts du relais RA doivent être capables de supporter l'intensité débitée dans le moteur Mo; par contre, ils ne doivent pas être calibrés pour couper couramment une telle intensité. En effet, le relais RA est prépositionné avant que le triphasé ne soit établi par le relais rupteur RU de la logique satellite de contrôle LSC.
  • Le relais RA ne peut en aucun cas coller intempestivement, par contre, il peut exceptionnellement décoller à tort au moment d'une défaillance de +12V de l'alimentation de la logique satellite de contrôle LSC.
  • Les relais RC et RD sont deux relais DIL (Dual In Line) ne répondant aux sollicitations des micro-contrôleurs MC₁ et MC₂ que si l'alimentation auxiliaire est en alternatif.
  • Les relais RA, RC, RD n'ont pas à être de sécurité; toutefois ils ne doivent en aucun cas pouvoir coller sous le seul effet des vibrations.
  • L'alimentation d'une logique satellite de contrôle est en deux parties :
    • 1°) une alimentation régulée, constituée d'un bloc convertisseur à découpage direct secteur BC acceptant à l'entrée aussi bien une tension continue qu'alternative, et garantissant le maintien des sorties nominales pendant les basculements alternatif-continu et continu-alternatif de l'alimentation auxiliaire.
    • 2°) une alimentation redressée pour RC et RD, ne pouvant fournir de l'énergie que si l'alimentation auxiliaire, par F₄, F₅, de la ligne de puissance, est alternative. Un transformateur TR évite, en sécurité, le passage d'une alimentation continue. Un condensateur C est monté en série avec TR pour éviter de court-circuiter l'alimentation auxiliaire continue par le primaire du transformateur TR. Pour que le transformateur fonctionne aux conditions nominales, il faut que la fréquence de résonance du filtre constitué par le condensateur C et le primaire du transformateur TR soit très faible par rapport à la fréquence de fonctionnement de 50 Hz.
  • On décrira les interfaces de la logique sécuritaire de contrôle LST en référence à la figure 7. On a déjà dit que la logique sécuritaire de télécontrôle était conçue en sécurité intrinsèque. L'interface entre ladite logique sécuritaire et la logique satellite doit également être de sécurité intrinsèque. Bien que très simplifiée, elle doit être réalisée avec des relais de sécurité, du type NS1 par exemple.
  • Un relais de commande d'appareil CA classique assure, par les inverseurs C₁ et C₂ l'inversion de deux des phases Ph2 et Ph3 de l'alimentation triphasée, pour inverser le sens de rotation du moteur Mo de l'appareil.
  • On vous a décrit un système dans lequel un seul moteur tourne, et dans un sens décidé par la logique sécuritaire de télécontrôle LST au moyen de la permutation des phases PH₂ et PH₃.
  • Rien qu'avec ce système, on pourrait, si le diamètre des fils le permet, commander vers la droite toutes les aiguilles qui doivent l'être. Au coup suivant, on pourrait commander vers la gauche toutes celles qui doivent être commandées a gauche.
  • On pourrait aussi envoyer depuis la logique sécuritaire de télécontrôle LST toujours la même commande de puissance. Dans ce cas, il faut reporter dans chacune des logiques satellites de contrôle, au prix d'un montage de relais un peu plus compliqué, le choix du sens d'alimentation des moteurs.
  • Un relais rupteur d'appareil Ru, classique, assure l'établissement et la coupure du triphasé sur la ligne de puissance, par l'intermédiaire des inverseurs u₁, u₂, u₃ et u₄.
  • Un relais Ry assure la commutation alternatif-continu de l'alimentation auxiliaire. Par enclenchement des relais entre eux, on garantit que le relais CA ne peut basculer que si le relais Ru est au repos, que le relais Ru ne peut intervenir que si le relais Ry est en position haute (ce qui correspond à une alimentation auxiliaire continue) et que le relais Ry s'automaintient tant que le relais Ru reste haut, ce qui évite un retour intempestif de l'alimentation auxiliaire en alternatif, tant que le triphasé est en ligne. L'alimentation auxiliaire continue peut être obtenue par tout dispositif, en particulier par simple redressement et filtrage de l'alimentation alternative. Le filtrage doit être de sécurité, car il faut avoir la certitude que le taux d'ondulation alternative résiduel ne puisse ramener au secondaire des transformateurs des logiques satellites de contrôle une tension capable de faire actionner un relais RC. Le verrouillage des relais RA pendant une alimentation auxiliaire continue ne serait alors plus garanti.
  • Le relais Rx supplémentaire permet, lorsque Rx et Ry sont tous deux en position basse, de couper toute alimentation auxiliaire et donc de provoquer une chute du relais RA resté collé par suite d'une défaillance de la logique satellite de contrôle LSC.
  • La logique satellite de contrôle d'aiguille décrite ci-dessus ne constitue qu'une forme préférée de réalisation destinée à faire comprendre l'invention. Bien évidemment, il pourra être utilisé d'autres moyens ou dispositifs équivalents notamment au niveau des cartes électroniques, sans sortir pour autant du cadre de l'invention, définie par les revendications.
  • Par ailleurs, les principes de base du contrôle et de la commande, énoncés en liaison avec un contrôle d'aiguille, s'appliquent de manière identique pour une logique satellite de contrôle de passage à niveau. Avec des adaptations particulières nécessaires, ils peuvent également s'appliquer au contrôle et/ou à la commande sécuritaire de tout dispositif rencontré sur le terrain tel qu'annonces aux chantiers ou comptage d'essieux, ou dans un poste d'aiguillage.

Claims (20)

  1. Installation de télécontrôle de contacts, comprenant une Logique Sécuritaire de Télécontrôle (LST), coopérant avec une ou plusieurs Logique(s) Satellite(s) de Contrôle (LSC) par une ou plusieurs liaisons point-à-point ou multipoints, caractérisée en ce qu' la LST détermine qu'un contact est fermé en envoyant à la LSC associée à ce contact un signal fortement redondant, que le LSC fait passer le signal à travers un contact dont l'état ouvert ou fermé est à tester, transformé le signal dans un transcodeur selon une loi spécifique à ce contact et qui la distingue des transcodages appliqués à tous les autres contacts contrôlés à travers la même liaison, et puis renvoie le signal transformé à la LST qui décide que le contact est fermé si le signal qu'elle reçoit en retour est conforme à ce qu'elle attend, connaissant le signal qu'elle a envoyé et la loi de transcodage spécifique qu'elle attendait à voir utilisée, la garantie que la réponse correspond à l'état le plus récent du contact provenant de ce que le signal transmis par la LST varie d'une fois à l'autre.
  2. Installation de télécommande, caractérisée en ce qu'elle comprend une installation de télécontrôle selon la revendication 1, en ce que la LST alimente en énergie les LSC à travers la ou les liaisons, soit en continu soit en alternatif, que les LSC comportent au moins un transformateur (qui ne laisse passer l'alimentation que lorsqu'elle est alternative), et que la LSC comporte un montage tel qu'il ne peut changer d'état que lorsque l'alimentation est alternative, que la LST contrôle cet état selon la revendication 1 et que ce n'est que si elle le juge conforme à ce qu'exige la sécurité qu'elle autorise la commande.
  3. Installation de télécommande selon la revendication 2, caractérisée en ce que la ligne de puissance (F 1 à F₅) se subdivise en une ligne d'alimentation triphasée (F₁ à F₃) destinée à la manoeuvre de l'appareil à télécommander et une ligne d'alimentation auxiliaire (F₄, F₅) destinée à l'alimentation de la logique satellite de contrôle (LSCi).
  4. Installation de télécontrôle selon la revendication 1 ou de télécommande selon la revendication 2, caractérisée en ce que les logiques satellites (LSCi) et les liaisons (LST-LSCi) ne sont pas de sécurité intrinsèque, la sécurité de l'ensemble étant sous la dépendance de la seule logique sécuritaire de télécontrôle qui est de sécurité intrinsèque.
  5. Installation de télécommande selon la revendication 2, caractérisée en ce que la liaison, qu'elle soit multipoint ou point-à-point, comprend une ligne de puissance (A) et une ligne de transmission de données (L).
  6. Installation de télécontrôle selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'à chaque contact à contrôler (Ci) est associé un organe de codage (CMi, CVi) physiquement indépendant des autres organes de codage, afin que le passage de l'information à travers le codeur ne soit possible que si cette information passe à travers le contact à contrôler (Ci).
  7. Installation de télécontrôle selon la revendication 1 ou de télécommande selon la revendication 2, caractérisée en ce que les signaux émis et reçus sont composés d'une suite de bits logiques.
  8. Installation de télécontrôle selon les revendications 6 et 7, caractérisée en ce que le codeur met en oeuvre une mémoire ROM contenue dans un microcontrôleur (CMi) et que la certitude du passage à travers le contact (Ci) est obtenue par lecture du train de bits transcodé par un deuxième microcontrôleur (CVi).
  9. Installation de télécontrôle selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque logique satellite (LSCi) est constituée de deux microcontrôleurs (MC₁, MC₂), répondant à deux adresses différentes sur la ligne multipoint, qui sont sous la dépendance de la logique sécuritaire de télécontrôle (LST) et respectivement en relation avec des contacts (Γ₁, Γ₂) du contrôleur d'appareil.
  10. Installation de télécontrôle selon la revendication 1, caractérisée en ce que le contrôle de position d'un appareil s'effectue à partir d'un train de n bits "daté", envoyé par la logique sécuritaire de télécontrôle (LST) vers la logique satellite associée à l'appareil à contrôler (LSCi) qui lui renvoie en retour après transcodage un autre train de n bits dont la logique sécuritaire de télécontrôle (LST) peut évaluer la distance avec le train de bits auquel elle s'attend, de par sa connaissance du train de bits émis et de la loi de transcodage mise en oeuvre dans la logique satellite de contrôle (LSCi) associée au contact de l'appareil qu'elle cherche à contrôler, et en ce que le caractère "fermé" est reconnu par la logique sécuritaire de télécontrôle (LST) au contact qu'elle cherche à contrôler si la distance mesurée est inférieure ou égale à un certain seuil, qui peut être nul.
  11. Installation de télécontrôle selon la revendication 9, caractérisée en ce que la logique sécuritaire de télécontrôle (LST) envoie un double train de bits (E₁, E₂), chaque microcontrôleur (MC₁, MC₂) recevant un train de bits qu'il expédie vers l'autre microcontrôleur (MC₂, MC₁) via des contacts ( ₁, ₂) de contrôleur d'appareil, la logique sécuritaire (LST) recevant en retour un train de bits (S₁ ou S₂), caractéristique de la position des contacts à contrôler et du microcontrôleur traversé.
  12. Installation de télécommande selon les revendications 2 et 5, caractérisée en ce que la télécommande de l'appareil est effectuée par un moteur (Mo) sous la dépendance d'un relais (RA) de l'appareil concerné, qui commande l'alimentation triphasée dudit moteur, le sens du mouvement à effectuer étant déterminé par les phases qu'il est possible d'intervertir soit au niveau de la logique sécuritaire de télécontrôle (LST), soit à celui de la logique satellite de contrôle (LSCi).
  13. Installation de télécommande selon la revendication 12, caractérisée en ce que le relais (RA) de l'appareil est commandé par un relais de collage (RC) sous la dépendance d'un des microcontrôleurs (MC₂) de la logique satellite (LSCi) et par un relais de décollage (RD) sous la dépendance de l'autre microcontrôleur (MC₁) de la logique satellite (LSCi).
  14. Installation de télécommande selon la revendication 13, caractérisée en ce que les relais de collage (RC) et de décollage (RD) du relais d'appareil (RA) sont alimentés par l'alimentation auxiliaire (F₄, F₅) par l'intermédiaire d'un dispositif de sécurité intrinsèque (TR).
  15. Installation de télécontrôle selon les revendications 1 et 4 et de télécommande selon les revendication 2, 3 et 5, caractérisée en ce que l'interface entre la logique sécuritaire de télécontrôle (LST) et la ligne de puissance (F₁ à F₅) est de sécurité intrinsèque.
  16. Installation de télécontrôle et de télécommande selon la revendication 15, caractérisée en ce que l'interface entre la logique sécuritaire de télécontrôle (LST) et la ligne de puissance (F₁ à F₅) est réalisée avec des relais de sécurité (Ru, Rx, Ry, CA).
  17. Installation de télécontrôle selon les revendications 1 et 4 et de télécommande selon la revendication 5, caractérisée en ce que la liaison de transmission de données fait appel à une transmission radio-électrique.
  18. Installation de télécontrôle et de télécommande selon l'une quelconque des revendications 2 à 17, caractérisée en ce qu'elle est appliquée au contrôle et à la commande d'une pluralité d'aiguillages.
  19. Installation de télécontrôle et de télécommande selon l'une quelconque des revendications 2 à 17, caractérisée en ce qu'elle est appliquée au contrôle et à la commande de passages à niveau.
  20. Installation de télécontrôle et de télécommande selon l'une quelconque des revendications 2 à 17, caractérisée en ce qu'elle est appliquée au contrôle de contacts tels que contrôles d'itinéraires et à l'établissement de contacts tels que commandes d'itinéraires.
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