EP3141452B1 - Système de localisation des trains le long des voies d'un réseau ferroviaire - Google Patents
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- EP3141452B1 EP3141452B1 EP16187965.5A EP16187965A EP3141452B1 EP 3141452 B1 EP3141452 B1 EP 3141452B1 EP 16187965 A EP16187965 A EP 16187965A EP 3141452 B1 EP3141452 B1 EP 3141452B1
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Classifications
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- B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B61—RAILWAYS
- B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
- B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
- B61L27/04—Automatic systems, e.g. controlled by train; Change-over to manual control
Definitions
- the subject of the invention is that of systems for locating trains along the tracks of a rail network, and more particularly locating systems forming part of an architecture for automatic train control, also called ATC architecture, according to English acronym "Automatic Train Control"
- Each beacon is capable of transmitting a telegram comprising in particular an identifier of the beacon.
- Each train traveling on the network is equipped with a reception antenna capable of receiving telegrams transmitted by a beacon when the antenna is in the immediate vicinity of the beacon.
- An on-board computer connected to the receiving antenna, then determines the instantaneous position of the train from the identifier of the beacon that has just been detected and from a network map associating beacon identifier and position on the network . It is thus possible to precisely determine the position of the train when it is plumb with a beacon.
- the train is equipped with various sensors allowing the on-board computer to determine a distance traveled since the last beacon crossed by the train.
- the distance traveled is not the simple course of the circumference of the tire multiplied by the number of wheel turns counted since the last cross tag.
- the computer on board the train is in communication with a computer on the ground, for example by means of a GSM infrastructure.
- the on-board computer periodically communicates the instantaneous position it has determined to the computer on the ground. From this information and other information related to the other trains running on the network, the ground computer defines a movement authorization for the train, which has an end point that the train must not cross and for all sections of track, from the current train position to this end point, of the maximum authorized speeds.
- This movement authorization is transmitted to the on-board computer, which from a detailed cartography of the line (mentioning the slope, the curvature etc. of each section of the track) and other information relating in particular to the train (mass, number of cars, etc.), calculates a speed profile for the train.
- it is the ground computer which, once the movement authorization has been calculated, determines a speed profile for the train, then transmits it to the onboard computer.
- any modification of the position of a beacon and more generally any modification of the railway leads to the updating of the cartography describing the line.
- each on-board computer of trains authorized to run on the track stores a version of this map, it is then necessary to implement a procedure to ensure that the on-board computers of all trains are running with the updated version of the cartography.
- an autopilot system for metros comprising a plurality of belts arranged one after the other between the rail wires.
- Each carpet incorporates a plurality of transmitting antennas.
- An antenna is configured so as to form a succession of induction loops in the direction of the track, each loop having a longitudinal dimension which corresponds to a speed setpoint for the train traveling above this loop.
- a train is equipped with a receiving antenna and a regulation circuit making it possible to detect the running of the induction loops of the powered transmitting antenna and to regulate the speed of the train so that this running takes place at a rate regular.
- a system for the geographic location of a train comprising a two-wire line circulating between the lines of rails of the track.
- the line is twisted so as to present loops of regular dimensions.
- the system further includes a plurality of beacons disposed along the track. Each beacon is capable of emitting a code identifying the emitting beacon.
- a train traveling on the track embeds equipment capable of counting the number of loops since the reception of the code identifying the last crossed beacon.
- the two-wire line is supplied with a signal comprising a code corresponding to the signaling state along the channel, this code allowing modulation of the signal carrier.
- the invention therefore aims to overcome the problems affecting the location systems implemented in ATC architectures.
- a train 1 runs along a railway track 2 of a rail network.
- Track 2 consists of two rail wires 3 and 4 held by a plurality of crosspieces 5, as shown in the figure 2 .
- Track 2 extends in a direction D.
- the automatic train control architecture 10 includes a train location system 12 along the track comprising a ground component 20 and an on-board component 70.
- the architecture 10 comprises a radiocommunication infrastructure 14 for on-board / ground communication and a set of computers 16 on the ground, capable of controlling the movement of the train.
- the automatic train control architecture 10 for example implements an ATO system, for “Automatic Train Operation”, coupled to an ATC / ATP system, for “Automatic Train Control / Automatic Train Protection”.
- the ground component 20 of the train locating system 12 comprises a plurality of belts 22, arranged between the track wires 3 and 4, for example fixed to the sleepers 5 of the track 2.
- a mat 22 has a parallelepiped shape, the length L of which is much greater than the width l and the thickness e of the mat 22.
- the length of a carpet 22 is of the order of a hundred meters, while the width and thickness of a carpet 22 are of the order of ten centimeters.
- a belt 22 has an upstream end 33 and a downstream end 34 in the direction D of the track.
- a mat 22 comprises, sandwiched between two layers of a rubbery protective material, a transmitting antenna 25, a control circuit 26, a supply line 28 and a network cable 29.
- the antenna 25 is shaped to form, between its end terminals, 34 and 36, a plurality of induction loops 37 arranged one after the other in the direction D of the channel, from the upstream end 33 to the downstream end 34 of the belt 22.
- the induction loops 37 are identical to each other. They have in particular an identical length L0.
- the control circuit 26 comprises a network card 41, a module 42 for supplying the circuit 26 with electrical power, a memory 43, comprising in particular an identifier Id of the circuit 26 and therefore of the corresponding mat 22, and a module 44 of generation of a signal intended to be applied to the antenna 25.
- the module 41 comprises an input port 45 and an output port 46.
- the input port 45 is connected to an input portion of the network cable 29.
- the distal end of this input portion of network cable 29 being connected to a male network connector 55 located on the upstream end 33 of the belt 22.
- the output port 46 of the module 41 is connected to an output portion of the network cable 29.
- the distal end of this output portion of the network cable 29 is connected to a female connector 56 provided on the downstream end 34 of the belt 22 .
- the electrical power supply module 42 is connected by a first terminal 49 to line 28 and by a second terminal to ground.
- Line 28 includes a male connector 58 on the side of the upstream end 33 of the belt 22 and a female connector 59 on the downstream end 34 of the belt 22.
- the signal generation module 44 has two output terminals, 47 and 48, which are respectively connected to terminals 35 and 36 of the antenna 25.
- the module 44 supplied by the module 42, is capable of generating a current signal comprising a carrier and a modulation of this carrier.
- the modulation which can be in frequency, in amplitude or in phase, depends on the identifier Id of the corresponding mat.
- the carrier of frequency F0, for example equal to around 200 kHz, is frequency modulated as a function of the identifier Id stored in the memory 43.
- the signal transmitted by the antenna 25 integrates the identifier Id of the carpet 22.
- the signal emitted by the antenna 25 is specific to the mat 22 considered.
- the signal generated by the module 44 is an amplitude modulated signal.
- the belts 22 are advantageously identical to each other so as to standardize production, to simplify supply on site and implantation.
- the belts 22 are arranged one after the other, so that the downstream end 34 of a carpet is in contact with the upstream end 33 of the following carpet.
- Two consecutive belts are connected to each other so as to associate the male and female connectors 55 and 56 of the network cables 29 of the two belts and the male and female connectors 58 and 59 of the supply lines 28 of the two belts.
- N successive carpets 22 are associated with each other so as to form a group of carpets.
- the number of belts per group can vary depending on the section of the track concerned: long straight section (between two stations), short straight section (along a platform in station), needle, etc.
- the network cable 29 of each of the belts located at the end of a group of belts are connected not to the network cable of the neighboring belt, but to a control computer 60 located at the edge of the track and dedicated to the control of the N belts 22 members of the group.
- the various control circuits 26 of the belts of a group form, with the computer 60, a network 61.
- the topology of the network 61 is in a ring so as to offer greater reliability in the detection of a discontinuity in the system.
- the various control circuits 26 are placed in series with one another, in a configuration called "DAISY CHAIN".
- a data message sent by the computer 60 on the network 61 is received on the input port of a first circuit 26. If the message is addressed to this first circuit 26, the latter processes it. On the other hand, if this message is not addressed to the first circuit 26, the latter retransmits it on its output port bound for the second circuit 26. The massage is thus propagated, step by step, until arriving at its recipient.
- This configuration makes it possible to dispense with a signal amplifier along the network 61, which can therefore be large.
- the computer 60 is able to communicate with a circuit 26 so as to acquire an operating state of this circuit 26 and possibly, for example in the event of reconfiguration of the system 12, to assign to the circuit 26 a new identifier Id to be stored in its memory 43.
- the supply lines 28 of the belts are connected in series and, for example at the end of a group of belts, to a power source 62, capable of maintaining the lines 28 at a reference potential.
- the installation of the ground component 20 of the system 12 is particularly simple, since it involves fixing the belts on track 2 and connecting them successively.
- Network and possibly power cables should not be passed under a rail wire than all N carpets.
- the deployment of this location system can be envisaged on new tracks as well as on existing tracks.
- the train 1 On the on-board component side 70 of the train location system 12, the train 1 is provided with a receiving antenna 75 connected to an on-board computer 76.
- the on-board computer 76 is connected to a radiocommunication module 77 suitable for communicating with access points 80 of the radiocommunication infrastructure 14.
- the receiving antenna 75 is placed under the body of the train 1, for example at the front of the first car constituting the train 1.
- the receiving antenna comprises a conductive loop.
- each of the loops 37 creates a magnetic field directed substantially vertically.
- the conducting wire of the antenna is configured so that if at the current instant the magnetic field generated by a loop is directed upwards, the magnetic field generated by the two loops neighbors will be headed down.
- the flow of the magnetic field generated by the transmitting antenna 25 through the receiving antenna 75 induces a current between the terminals of the receiving antenna 75.
- the dimensions of the receiving antenna 75 being similar to those of a loop 37, the current at the terminals of the receiving antenna 75 is maximum when the receiving antenna 75 is located exactly above a loop of the antenna transmitter 25.
- the range of the magnetic field generated being reduced, the distance between the antennas 25 and 75 should not exceed approximately 20 cm. This has the advantage that the train location system 12 is very insensitive to interference. He also creates very few.
- the signal generated at the output of the receiving antenna 75 thus corresponds to the signal applied to the transmitting antenna 25.
- the computer 76 is capable of extracting from the signal at the output of the receiving antenna 75, the identifier Id of the mat 22 at the base of which the receiving antenna 75 is located.
- the computer 76 is suitable for counting the number of induction loops of the transmitting antenna 25 above which the receiving antenna 75 has passed, since the last change of carpet identifier, that is to say since the passage of the antenna receptor 75 over a new carpet. This counting is carried out by determining the number of inversion of the sign of the current generated at the output of the receiving antenna 75.
- the computer 76 is able to determine the position of the receiving antenna 75 along the track, and consequently that of train 1. To do this, the computer 76 includes a network map associating with each loop 37 of each belt 22 of the system 12 a precise position along track 2.
- the positioning accuracy of the train 1 depends on the length L0 of each induction loop of the transmitting antenna 25 but also on the shape of the receiving antenna 75. Positioning accuracy of the order of a few centimeters can be achieved by adapting the shape of the antennas 25, 75.
- the computer 76 Once the computer 76 has determined the instantaneous position of the train, it transmits it to the computer on the ground 16 via the radio communication module 77 and the infrastructure 14.
- the computer 16 On the ground, from this instant position information of train 1, the computer 16 is able to determine a route for train 1, a movement authorization for train 1 along this route, but also a speed profile for train 1 taking into account this movement authorization.
- the computer 16 uses different information notably related to the topology of the track: subdivision of the track into a section, state of occupation of each section, train mission, maximum authorized speed, gradients of the track, radius of curvature track, etc.
- a speed profile Once a speed profile has been calculated for train 1, it is transmitted to the on-board computer 76 of train 1 via the communication infrastructure 14 and the radio communication module 77. The computer 76 is then able to regulate the speed of the train 1 according to its instantaneous position and in accordance with the speed profile which has been transmitted to it.
- the train 1 can easily determine its instantaneous position. It can therefore determine a speed setpoint at any time, indicated by a speed profile which has been transmitted to it by the computer 16, the latter being able to determine a speed profile for train 1 taking account of the position report emitted by the train 1.
- the calculations making it possible to obtain a speed profile are no longer carried out on board the train, but by a computer on the ground. This is made possible since the speed profile can be simply expressed in the repository of the locating belts used by the train to know precisely and at all times its position, the belts constituting a sort of graduation of the track.
- the on-board computer 76 of a train has reduced computation capacities compared to the on-board computers of the prior art, the computation capacities being offset towards the ground.
Landscapes
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- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
Description
- L'invention a pour domaine celui des systèmes de localisation des trains le long des voies d'un réseau ferroviaire, et plus particulièrement les systèmes de localisation faisant partie d'une architecture de contrôle automatique des trains, aussi dénommée architecture ATC, selon l'acronyme anglais « Automatic Train Control »
- Dans une architecture ATC, il est nécessaire de déterminer avec précision et en sécurité la position instantanée d'un train.
- Pour cela, il est connu de disposer des balises magnétiques le long de la voie, en des positions connues. Chaque balise est propre à émettre un télégramme comportant notamment un identifiant de la balise. Chaque train circulant sur le réseau est équipé d'une antenne de réception propre à capter les télégrammes émis par une balise lorsque l'antenne se trouve à proximité immédiate de la balise. Un calculateur de bord, connecté à l'antenne de réception, détermine alors la position instantanée du train à partir de l'identifiant de la balise venant d'être détectée et d'une cartographie du réseau associant identifiant de balise et position sur le réseau. Il est ainsi possible de déterminer avec précision la position du train au moment où il se trouve à l'aplomb d'une balise.
- Pour déterminer la position instantanée du train entre deux balises successives, le train est équipé de différents capteurs permettant au calculateur de bord de déterminer une distance parcourue depuis la dernière balise croisée par le train.
- Le calcul de cette distance parcourue s'avère être particulièrement complexe.
- Pour un train dont les roues sont équipées de pneus, qui sont susceptibles de se déformer notamment lors d'une accélération latérale du train, la distance parcourue n'est pas la simple déroulée de la circonférence du pneu multiplié par le nombre de tours de roue comptabilisé depuis la dernière balise croisée.
- Pour un train circulant sur des rails, les glissements entre la roue et le rail, notamment lors d'accélération longitudinale du train, font là encore que la distance parcourue n'est pas la simple déroulée de la circonférence de la roue par le nombre de tours de roue comptabilisé depuis la dernière balise croisée.
- Il est ainsi nécessaire d'équiper le train de multiple capteurs (roues phoniques, accéléromètres, compteurs de vitesse, etc.) afin que le calculateur de bord puisse déterminer, à partir des mesures réalisées par ces capteurs et de modèles décrivant la dynamique du train, la distance parcourue depuis la dernière balise croisée.
- A cette détermination complexe, s'ajoute le fait que la détermination de la position instantanée du train étant une donnée fondamentale pour la sécurité du train, elle doit être déterminée conformément au niveau d'intégrité de sécurité (SIL) 4, connue de l'homme du métier. Pour atteindre un tel niveau de sécurité, une technique possible consiste à redonder les algorithmes de détermination de la position instantanée du train.
- Tout ceci fait que le calculateur de bord d'un train doit présenter des capacités de calcul importantes pour pouvoir déterminer la position instantanée du train en sécurité.
- Dans certaines architectures ATC, notamment dans les architectures CBTC (selon l'acronyme anglais « Car Board Train Control »), on profite de cette capacité de calcul à bord des trains pour demander au calculateur de bord d'effectuer d'autres tâches, comme par exemple le calcul de courbe de vitesse du train.
- Plus précisément, le calculateur à bord du train est en communication avec un calculateur au sol, par exemple au moyen d'une infrastructure GSM. Le calculateur de bord communique périodiquement la position instantanée qu'il a déterminée, au calculateur au sol. A partir de cette information et d'autres informations liées aux autres trains circulant sur le réseau, le calculateur au sol définie une autorisation de mouvement pour le train, qui comporte un point d'extrémité que le train ne doit pas franchir et pour toutes les sections de la voie, depuis la position actuelle du train jusqu'à ce point d'extrémité, des vitesses maximales autorisées. Cette autorisation de mouvement est transmise au calculateur de bord, qui à partir d'une cartographie détaillée de la ligne (mentionnant la pente, la courbure etc. de chaque section de la voie) et d'autres informations relatives notamment au train (masse, nombre de voitures, etc.), calcule un profil de vitesse pour le train.
- Dans une variante de réalisation, c'est le calculateur au sol qui, une fois calculée l'autorisation de mouvement, détermine un profil de vitesse pour le train, puis le transmet au calculateur de bord.
- A côté de la complexité de la détermination de la position instantanée d'un train et ses conséquences, un autre problème réside dans l'implantation des balises magnétiques le long de la voie. Pour ce faire une étude préalable permet d'établir un plan d'implantation des balises. Cependant, il n'est pas certains que le technicien devant réaliser l'implantation des balises conformément à ce plan positionne correctement les balises. Il est donc nécessaire, après l'implantation des balises, de qualifier la voie afin de relever la position exacte de chacune des balises installées. Ces étapes de déploiement sont longues et coûteuses.
- Il est à noter que toute modification de la position d'une balise et plus généralement toute modification de la voie ferrée conduit à la mise à jour de la cartographie décrivant la ligne. Dans le cas où chaque calculateur de bord des trains autorisés à circuler sur la voie stocke une version de cette cartographie, il est alors nécessaire de mettre en œuvre une procédure permettant de s'assurer que les calculateurs de bord de tous les trains circulent avec la version mise à jour de la cartographie.
- On connait par ailleurs un système de pilote automatique pour des métros comportant une pluralité de tapis disposée les uns à la suite des autres entre les fils de rails. Chaque tapis intègre une pluralité d'antennes émettrices. Une antenne est configurée de manière à former une succession de boucles d'inductions dans la direction de la voie, chaque boucle présentant une dimension longitudinale qui correspond à une consigne de vitesse pour le train circulant au-dessus de cette boucle.
- Le basculement d'un interrupteur commandé pour appliquer un courant d'alimentation continu à l'une ou l'autre des antennes émettrices du tapis permet de sélectionner le profil de consigne de vitesse avec lequel on souhaite piloter le train.
- Un train est équipé d'une antenne de réception et d'un circuit de régulation permettant de détecter le défilement des boucles d'induction de l'antenne émettrice alimentée et de réguler la vitesse du train pour que ce défilement s'effectue à une cadence régulière.
- On connait également, par le document
FR 2 562 018 A1 - L'invention a donc pour but de palier les problèmes affectant les systèmes de localisation mises en œuvre dans les architectures ATC.
- Pour cela, l'invention a pour objet un système de localisation des trains le long des voies d'un réseau ferroviaire pour une architecture de contrôle automatique des trains, comportant :
- au sol, une pluralité de tapis disposés les uns à la suite des autres le long de la voie, chaque tapis comportant un circuit de contrôle et une antenne émettrice connectée au circuit de contrôle, l'antenne émettrice étant conformée pour définir, sur la totalité du tapis, une pluralité de boucles d'induction selon la direction de la voie, le circuit de contrôle étant propre à appliquer en entrée de l'antenne émettrice un signal d'alimentation en courant intégrant un identifiant dudit tapis ; et,
- à bord de chaque train autorisé à circuler sur la voie, une antenne de réception propre à générer un signal de réception corrélé au signal d'alimentation de l'antenne émettrice, et un calculateur de bord connecté à l'antenne de réception, propre à analyser le signal de réception de manière à en extraire l'identifiant du tapis à l'aplomb duquel ladite antenne de réception se situe et à comptabiliser un nombre de boucles d'induction détectées depuis le dernier changement d'identifiant, ledit identifiant et ledit nombre de boucles d'induction détectées permettant de déterminer la position instantanée du train.
- Suivant des modes particuliers de réalisation, le système comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le système comporte plusieurs circuits de contrôle correspondant à autant de tapis disposés successivement sont regroupés et connectés en série les uns aux autres et avec un calculateur de contrôle situé en bordure de la voie de manière à former un réseau de communication ;
- le calculateur de contrôle d'un groupe de tapis est propre à modifier l'identifiant (Id) mémorisé par le circuit de commande d'un tapis dudit groupe ;
- les dimensions longitudinales des boucles d'induction d'une antenne émettrice sont constantes sur la totalité de la longueur d'un tapis et, de préférence, constantes d'un tapis à l'autre de manière à ce que les tapis soient des tapis standards ;
- un circuit de contrôle d'un tapis est relié à une ligne d'alimentation en puissance électrique circulant le long du tapis, les lignes d'alimentation d'une pluralité de tapis successifs étant connectées entre elles et à une source de puissance électrique ;
- un tapis comporte une unique antenne émettrice ;
- le circuit de contrôle est propre à appliquer à l'antenne émettrice un courant comportant une porteuse et une modulation, la modulation correspondant à l'identifiant du tapis ; et
- le calculateur de bord d'un train stocke une cartographie du réseau associant une position à chaque boucle d'induction de chaque tapis.
- L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un mode de réalisation particulier donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, cette description étant faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :
- la
figure 1 est une représentation schématique de l'architecture de contrôle automatique de la circulation d'un train le long d'une voie comportant le système de localisation des trains selon l'invention ; - la
figure 2 est une représentation schématique, en vue de dessus, de la voie de lafigure 1 équipée du système de localisation des trains selon l'invention ; - la
figure 3 est une représentation schématique en vue de dessus d'un tapis appartenant au système de localisation des trains selon l'invention ; et, - la
figure 4 est une représentation schématique d'un circuit de contrôle equipant le tapis de lafigure 3 . - Sur la
figure 1 , un train 1 circule le long d'une voie ferrée 2 d'un réseau ferroviaire. - La voie 2 est constituée de deux fils de rails 3 et 4 maintenues par une pluralité de traverses 5, comme cela est représenté sur la
figure 2 . La voie 2 s'étend selon une direction D. - L'architecture de contrôle automatique des trains 10 comporte un système de localisation des trains 12 le long de la voie comportant une composante au sol 20 et une composante embarquée 70.
- Par ailleurs l'architecture 10 comporte une infrastructure de radiocommunication 14 pour la communication bord/sol et un ensemble de calculateurs 16 au sol, propres à contrôler le déplacement du train.
- L'architecture de contrôle automatique des trains 10 met par exemple en œuvre un système ATO, pour « Automatic Train Operation », couplé à un système ATC/ATP, pour « Automatic Train Control / Automatic Train Protection ».
- La composante au sol 20 du système de localisation des trains 12 comporte une pluralité de tapis 22, disposés entre les fils de voies 3 et 4, par exemple fixés aux traverses 5 de la voie 2.
- Comme représenté sur la
figure 3 , un tapis 22 présente une forme parallélépipédique, dont la longueur L est bien supérieure à la largeur l et à l'épaisseur e du tapis 22. - Par exemple la longueur d'un tapis 22 est de l'ordre de la centaine de mètres, tandis que la largeur et l'épaisseur d'un tapis 22 sont de l'ordre de la dizaine de centimètres.
- Un tapis 22 comporte une extrémité amont 33 et une extrémité aval 34 selon la direction D de la voie.
- Un tapis 22 comporte, pris en sandwich entre deux couches en un matériau caoutchouteux de protection, une antenne d'émission 25, un circuit de contrôle 26, une ligne d'alimentation 28 et un câble réseau 29.
- L'antenne 25 est conformée pour former, entre ses bornes d'extrémité, 34 et 36, une pluralité de boucles d'induction 37 disposées les unes à la suite des autres selon la direction D de la voie, depuis l'extrémité amont 33 jusqu'à l'extrémité aval 34 du tapis 22.
- Les boucles d'induction 37 sont identiques entre elles. Elles présentent en particulier une longueur L0 identique.
- Comme représenté sur la
figure 4 , le circuit de contrôle 26 comporte une carte réseau 41, un module 42 d'alimentation du circuit 26 en puissance électrique, une mémoire 43, comportant notamment un identifiant Id du circuit 26 et par conséquent du tapis 22 correspondant, et un module 44 de génération d'un signal destiné à être appliqué à l'antenne 25. - Le module 41 comporte un port d'entrée 45 et un port de sortie 46. Le port d'entrée 45 est connecté à une portion d'entrée du câble réseau 29. L'extrémité distale de cette portion d'entrée de câble réseau 29 étant reliée à un connecteur réseau mâle 55 situé sur l'extrémité amont 33 du tapis 22.
- Le port de sortie 46 du module 41 est connecté à une portion de sortie du câble réseau 29. L'extrémité distale de cette portion de sortie du câble réseau 29 est connectée à un connecteur femelle 56 prévu sur l'extrémité aval 34 du tapis 22.
- Le module 42 d'alimentation en puissance électrique est connecté par une première borne 49 à la ligne 28 et par une seconde borne à une masse. La ligne 28 comporte un connecteur mâle 58 du côté de l'extrémité amont 33 du tapis 22 et un connecteur femelle 59 sur l'extrémité aval 34 du tapis 22.
- Le module 44 de génération d'un signal comporte deux bornes de sortie, 47 et 48, qui sont respectivement connectées aux bornes 35 et 36 de l'antenne 25.
- Le module 44, alimenté par le module 42, est propre à générer un signal en courant comportant une porteuse et une modulation de cette porteuse. La modulation, qui peut être en fréquence, en amplitude ou en phase, dépend de l'identifiant Id du tapis correspondant.
- Dans le présent mode de réalisation, la porteuse, de fréquence F0, par exemple égale à environ 200 kHz, est modulée en fréquence en fonction de l'identifiant Id mémorisé dans la mémoire 43. Ainsi, le signal émis par l'antenne 25 intègre l'identifiant Id du tapis 22.
- D'autres mode de réalisation son envisageable de manière à ce que signal émis par l'antenne 25 soit spécifique du tapis 22 considéré. Par exemple, en variante, le signal généré par le module 44 est un signal modulé en amplitude.
- Les tapis 22 sont avantageusement identiques les uns aux autres de manière à en standardiser la production, à simplifier l'approvisionnement sur le site et l'implantation.
- Comme représenté sur la
figure 2 , les tapis 22 sont disposés les uns à la suite des autres, de sorte que l'extrémité aval 34 d'un tapis soit en contact de l'extrémité amont 33 du tapis suivant. - Deux tapis consécutifs sont connectés l'un à l'autre de manière à associer les connecteurs mâle et femelle 55 et 56 des câbles réseau 29 des deux tapis et les connecteurs mâle et femelle 58 et 59 des lignes d'alimentation 28 des deux tapis.
- N tapis 22 successifs sont associés entre eux de manière à former un groupe de tapis. Le nombre de tapis par groupe peut varier en fonction de la section de la voie concernée : section rectiligne longue (entre deux stations), section rectiligne courte (le long d'un quai en station), aiguille, etc.
- Le câble réseau 29 de chacun des tapis situés à l'extrémité d'un groupe de tapis sont connectés non pas au câble réseau du tapis voisin, mais à un calculateur de contrôle 60 situé en bord de voie et dédié au contrôle des N tapis 22 constitutifs du groupe. Ainsi, les différents circuits de contrôle 26 des tapis d'un groupe forment, avec le calculateur 60, un réseau 61.
- De préférence la topologie du réseau 61 est en anneau de manière à offrir une plus grande fiabilité dans la détection d'une discontinuité dans le système.
- Ainsi, dans le réseau 61, les différents circuits de contrôle 26 sont placés en série les uns des autres, dans une configuration dite « DAISY CHAIN ». Dans cette configuration, un message de données émis par le calculateur 60 sur le réseau 61 est reçu sur le port d'entrée d'un premier circuit 26. Si le message est adressé à ce premier circuit 26, celui-ci le traite. En revanche, si ce message n'est pas adressé au premier circuit 26, celui-ci le réémet sur son port de sortie à destination du second circuit 26. Le massage est ainsi propagé, de proche en proche, jusqu'à arriver à son destinataire. Cette configuration permet de se dispenser d'amplificateur de signaux le long du réseau 61, qui peut par conséquent être de grande dimension.
- Le calculateur 60 est propre à communiquer avec un circuit 26 de manière à acquérir un état de fonctionnement de ce circuit 26 et éventuellement, par exemple en cas de reconfiguration du système 12, d'attribuer au circuit 26 un nouvel identifiant Id à stocker dans sa mémoire 43.
- Les lignes d'alimentation 28 des tapis sont connectées en série et, par exemple à l'extrémité d'un groupe de tapis, à une source d'alimentation 62, propre à maintenir les lignes 28 à un potentiel de référence.
- Il est à noter que l'implantation de la composante sol 20 du système 12 est particulièrement simple, puisqu'il s'agit de fixer les tapis sur la voie 2 et de les connecter successivement. Les câbles réseau et éventuellement d'alimentation ne doivent être passés sous un fil de rail que tous les N tapis. Le déploiement du présent système de localisation peut aussi bien être envisagé sur de nouvelles voies, que sur des voies existantes.
- Côté composante embarquée 70 du système de localisation des trains 12, le train 1 est muni d'une antenne réceptrice 75 connectée à un calculateur de bord 76.
- Le calculateur de bord 76 est connecté à un module de radiocommunication 77 propre à communiquer vers des points d'accès 80 de l'infrastructure de radiocommunication 14.
- L'antenne réceptrice 75 est placé sous la caisse du train 1, par exemple à l'avant de la première voiture constituant le train 1. Dans un mode de réalisation simple, l'antenne réceptrice comporte une boucle conductrice.
- Lorsque l'antenne émettrice 25 est alimentée, chacune des boucles 37 crée un champ magnétique dirigé sensiblement verticalement. Dans un mode de réalisation de l'antenne émettrice 25, le fil conducteur de l'antenne est configuré pour que si à l'instant courant le champ magnétique généré par une boucle est dirigé vers le haut, le champ magnétique généré par les deux boucles voisines sera dirigé vers le bas.
- Le flux du champ magnétique généré par l'antenne émettrice 25 à travers l'antenne réceptrice 75 induit un courant entre les bornes de l'antenne réceptrice 75.
- Les dimensions de l'antenne réceptrice 75 étant similaires à celles d'une boucle 37, le courant aux bornes de l'antenne réceptrice 75 est maximum lorsque l'antenne réceptrice 75 se situe exactement au-dessus d'une boucle de l'antenne émettrice 25.
- Le flux s'inversant d'une boucle à l'autre de l'antenne émettrice 25, le courant aux bornes de l'antenne réceptrice 75 change de signe lorsque l'antenne réceptrice 75 se déplace d'une boucle à l'autre de l'antenne émettrice 25.
- Il est à noter que la portée du champ magnétique généré étant réduite, la distance entre les antennes 25 et 75 ne doit pas dépasser environ 20 cm. Ceci présente l'avantage que le système de localisation des trains 12 est très peu sensible aux interférences. Il en crée également très peu.
- Le signal généré en sortie de l'antenne réceptrice 75 correspond ainsi au signal appliqué à l'antenne émettrice 25.
- Le calculateur 76 est propre à extraire du signal en sortie de l'antenne réceptrice 75, l'identifiant Id du tapis 22 à l'aplomb duquel se situe l'antenne réceptrice 75.
- Le calculateur 76 est propre à compter le nombre de boucles d'induction de l'antenne émettrice 25 au-dessus desquelles l'antenne réceptrice 75 est passée, depuis le dernier changement d'identifiant de tapis, c'est-à-dire depuis le passage de l'antenne réceptrice 75 au-dessus d'un nouveau tapis. Ce comptage s'effectue en déterminant le nombre d'inversion du signe du courant généré en sortie de l'antenne réceptrice 75.
- A partir de l'identifiant Id de tapis 22 et du nombre de boucles d'induction 37 croisées depuis l'extrémité amont 33 de ce tapis 22, le calculateur 76 est propre à déterminer la position de l'antenne réceptrice 75 le long de la voie, et par conséquent celle du train 1. Pour ce faire, le calculateur 76 comporte une cartographie du réseau associant à chaque boucle 37 de chaque tapis 22 du système 12 une position précise le long de la voie 2.
- La précision du positionnement du train 1 dépend de la longueur L0 de chaque boucle d'induction de l'antenne émettrice 25 mais également de la forme de l'antenne réceptrice 75. Des précisions de positionnement de l'ordre de quelques centimètres peuvent être atteintes en adaptant la forme des antennes 25, 75.
- Une fois que le calculateur 76 a déterminé la position instantanée du train, il la transmet au calculateur au sol 16 via le module de radiocommunication 77 et l'infrastructure 14.
- Au sol, à partir de cette information de position instantanée du train 1, le calculateur 16 est propre à déterminer une route pour le train 1, une autorisation de mouvement pour le train 1 le long de cette route, mais aussi un profil de vitesse pour le train 1 compte tenu de cette autorisation de mouvement.
- Pour ce faire, le calculateur 16 utilise différentes informations notamment liées à la topologie de la voie : subdivision de la voie en section, état d'occupation de chaque section, mission du train, vitesse maximale autorisée, gradients de la voie, rayon de courbure de la voie, etc.
- Une fois un profil de vitesse calculé pour le train 1, celui-ci est transmis au calculateur de bord 76 du train 1 via l'infrastructure de communication 14 et le module de radiocommunication 77. Le calculateur 76 est alors propre à réguler la vitesse du train 1 en fonction de sa position instantanée et conformément au profil de vitesse qui lui a été transmis.
- Ainsi grâce à la composante au sol 20 du système de localisation des trains 12, le train 1 peut déterminer facilement sa position instantanée. Il peut donc déterminer une consigne de vitesse à chaque instant, indiquée par un profil de vitesse qui lui a été transmis par le calculateur 16, ce dernier pouvant déterminer un profil de vitesse pour le train 1 compte tenu du rapport de position émis par le train 1.
- Dans le mode de réalisation venant d'être décrit, les calculs permettant d'obtenir un profil de vitesse sont réalisés non plus à bord du train, mais par un calculateur au sol. Ceci est rendu possible puisque le profil de vitesse peut être simplement exprimé dans le référentiel des tapis de localisation utilisés par le train pour connaître précisément et à chaque instant sa position, les tapis constituant une sorte de graduation de la voie.
- Ainsi le calculateur de bord 76 d'un train présente des capacités de calcul réduites par rapport aux calculateurs de bord de l'état de la technique, les capacités de calcul étant déportés vers le sol.
Claims (8)
- Système de localisation des trains (12) le long des voies (2) d'un réseau ferroviaire pour une architecture de contrôle automatique des trains, comportant :- au sol, une pluralité de tapis (22) disposés les uns à la suite des autres le long de la voie, chaque tapis comportant un circuit de contrôle (26) et une antenne émettrice (25) connectée au circuit de contrôle, l'antenne émettrice étant conformée pour définir, sur la totalité du tapis, une pluralité de boucles d'induction (37) selon la direction (D) de la voie, le circuit de contrôle étant propre à appliquer en entrée de l'antenne émettrice un signal d'alimentation en courant intégrant un identifiant (Id) dudit tapis ; et,- à bord de chaque train (1) autorisé à circuler sur la voie, une antenne de réception (75) propre à générer un signal de réception corrélé au signal d'alimentation de l'antenne émettrice, et un calculateur de bord (76) connecté à l'antenne de réception, propre à analyser le signal de réception de manière à en extraire l'identifiant du tapis à l'aplomb duquel ladite antenne de réception se situe et à comptabiliser un nombre de boucles d'induction détectées depuis le dernier changement d'identifiant, ledit identifiant et ledit nombre de boucles d'induction détectées permettant de déterminer la position instantanée du train.
- Système selon la revendication 1, dans lequel plusieurs circuits de contrôle (26) correspondant à autant de tapis (22) disposés successivement sont regroupés et connectés en série les uns aux autres et avec un calculateur de contrôle (60) situé en bordure de la voie (2) de manière à former un réseau de communication (61).
- Système selon la revendication 2, dans lequel le calculateur de contrôle (60) d'un groupe de tapis est propre à modifier l'identifiant (Id) mémorisé par le circuit de commande (26) d'un tapis (22) dudit groupe.
- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les dimensions longitudinales (L0) des boucles d'induction (37) d'une antenne émettrice (25) sont constantes sur la totalité de la longueur (L) d'un tapis (22) et, de préférence, constantes d'un tapis à l'autre de manière à ce que les tapis soient des tapis standards.
- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un circuit de contrôle (26) d'un tapis (22) est relié à une ligne d'alimentation (28) en puissance électrique circulant le long du tapis, les lignes d'alimentation d'une pluralité de tapis successifs étant connectées entre elles et à une source de puissance électrique (62).
- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un tapis (22) comporte une unique antenne émettrice (25).
- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit de contrôle (26) est propre à appliquer à l'antenne émettrice (25) un courant comportant une porteuse et une modulation, la modulation correspondant à l'identifiant (Id) du tapis (22).
- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le calculateur de bord (76) d'un train (1) stocke une cartographie du réseau associant une position à chaque boucle d'induction (37) de chaque tapis (22).
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