EP3309036B1 - Dispositif de commande pour un véhicule ferroviaire et véhicule ferroviaire comportant ce dispositif de commande - Google Patents
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- B61—RAILWAYS
- B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
- B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
- B61C17/12—Control gear; Arrangements for controlling locomotives from remote points in the train or when operating in multiple units
Definitions
- the invention relates to a control device for a railway vehicle.
- the invention also relates to a railway vehicle comprising this control device.
- control devices for a railway vehicle comprising a driving manipulator provided with a movable part, for example in the form of a gripping handle and movable relative to a fixed part.
- a driving manipulator is for example intended for a driver of the rail vehicle, to enable him to control the traction chain and / or a braking system of the rail vehicle.
- this control is carried out by means of electromechanical relays which are interfaced with low voltage electrical lines of the rail vehicle, these electrical lines being suitable for controlling equipment of the rail vehicle.
- These relays are arranged at the level of a shaft, integral with the movable part and which moves in rotation when the movable part is moved.
- This shaft is provided with cams which cooperate with the relays, so as to modify the state in which the relay is located as a function of the angular position of the moving part.
- relays cannot easily be reprogrammed. Indeed, the state of the relay is controlled by the shape of the cam linked to the shaft, such that a reconfiguration of the relay requires modifying the cam, and therefore the shaft itself.
- the document EP 2 712 783 A1 shows a control device comprising a manipulator provided with a movable part and a rotary servomotor adapted to move the movable part and further comprising a position sensor coupled to the manipulator, a programmable computing unit as well as a network interface.
- the invention more particularly intends to remedy, by proposing a control device for a railway vehicle comprising relays which can be modified and reprogrammed in a simplified manner while having a reduced bulk for the control manipulator.
- the supervision unit is separate from the driving manipulator and is placed at a distance from the driving manipulator.
- the equipment of the railway vehicle is controlled by means of the supervision unit, without the need to use relays mechanically coupled to the traction manipulator. This reduces the size of the traction manipulator.
- it is easier to reprogram the device without needing to structurally modify the driving manipulator and without having to increase the size of this driving manipulator.
- the invention relates to a railway vehicle comprising controllable equipment, and a control device suitable for controlling the equipment, the control device being as described above and the railway vehicle further comprising a data bus to which are connected them equipment, the supervision unit being connected to the data bus to control the equipment according to the position values measured by the position sensor.
- such a control device may include an interface module connected to the data bus and to at least one of the controllable items of equipment, the interface module being programmed to control said at least a device that can be controlled as a function of position values measured by the position sensor and received by the supervision unit.
- the figure 1 shows a railway vehicle 2 provided with a control device 4.
- the rail vehicle 2 is a passenger train or an urban transport vehicle, such as a metro or a tram.
- the control device 4 is suitable for controlling at least one item of equipment of the rail vehicle 2.
- the device 4 is configured to control an item of equipment such as a traction chain and / or a braking system of the rail vehicle 2.
- control device 4 comprises a driving manipulator 6 intended to be used by a driver of the rail vehicle 2.
- this driving manipulator 6 is placed inside a driver's cabin of the railway vehicle. 2.
- the pipe manipulator 6 is provided with a movable part 8 and a fixed part 10.
- the movable part 8 is movable relative to the fixed part 10.
- the movable part 8 has the shape of a gripping handle intended to be held in the hand by the driver.
- the movable part 8 is here mounted to pivot relative to the fixed part about a fixed articulation axis X1.
- the movable part 8 is also here secured to a shaft 12 aligned and movable in rotation along the articulation axis X1.
- the pipe manipulator 6 also comprises a controllable rotary servomotor 11, adapted to exert a motor torque on the shaft 12 so as to drive the shaft 12 in rotation along the articulation axis X1.
- the servomotor 11 is adapted to exert on the moving part 8 a force which opposes the less partially to the force exerted by a driver of the rail vehicle 2 to move the mobile part 8.
- the pipe manipulator 6 also comprises position sensors 14 and 16, to measure the position of the pipe manipulator 6, that is to say the angular position of the movable part 8 relative to the fixed part 10.
- the position sensors 14, 16 are mechanically coupled to the mobile part 8.
- the position sensors 14 and 16 are here adapted to measure an angular position of the movable part 8, relative to a reference position, by measuring the rotation of the shaft 12 around the articulation axis X1.
- the position of the pipe manipulator 6 is quantified by an angular position value, that is to say an angle of rotation between the mobile part 8 relative to a reference position around the articulation axis X1 .
- the number of position sensors 14, 16 can be different.
- the position sensors 14 and 16 are here adapted to measure the position of the mobile part 8, independently of one another. Thus, the measurement of the position of the pipe manipulator 6 is carried out redundantly, which increases the reliability of the control device 4.
- position sensors 14 and 16 are rotary encoders. Preferably, the position sensors 14 and 16 are identical.
- Each of the position sensors 14 and 16 is electrically connected, by means of a data link 18, to a supervision unit 20 of the control device 4.
- the data link 18 is a serial link of the RS422 type.
- the data links 18 between the position sensors 14 and 16 and the supervision unit 20 are produced with so-called inverted signals.
- the supervision unit 20 is programmed to collect the position values measured by each of the position sensors 14 and 16 and to transmit these values position for the equipment 34 of the rail vehicle 2 which is controlled by the control device 4.
- the supervision unit 20 comprises a programmable logic calculation module, such as a microprocessor or a programmable microcontroller, as well as a network interface 24.
- a programmable logic calculation module such as a microprocessor or a programmable microcontroller, as well as a network interface 24.
- the network interface 24 is connected to a common data bus 26 of the rail vehicle 2.
- the data bus 26 is a computer network of the Ethernet type.
- the network interface 24 then comprises an Ethernet network controller as well as a suitable connector.
- the data bus 26 may be different. It may in particular be a field bus, for example of the Ethercat type, or of the CAN type, for “Controller Area network” in English, or of the MVB type, for “Multifunction Vehicle Bus”, or of the type FIP, for "Factory Instrumentation Protocol” in English.
- the network interface 22 is then adapted accordingly.
- the supervision unit 20 comprises an electronic card on which the module 22 and the network interface 24 are arranged.
- the supervision unit 20 is physically separate from the pipe manipulator 6 and is placed at a distance from the pipe manipulator 6.
- the supervision unit 20 is placed away from the shaft 12 and n 'is not mechanically coupled to the shaft 12.
- the driving manipulator 6 is attached to a driving console of the rail vehicle 2, the supervision unit 20 can be placed outside this driving console.
- the data bus 26 is connected to equipment of the rail vehicle 2 intended to be controlled by the control device 4, here to first and second equipment of the rail vehicle 2.
- the data bus 26 is directly connected to the first item of equipment, here a traction computer 28.
- This traction computer 28 is configured to control a traction chain of the rail vehicle 2 as a function of the position values measured by the sensors. position 14 and 16.
- the supervision unit 20 sends to this traction computer 28, via the data bus 26, the position values measured by the position sensors 14 and 16.
- control device 5 further comprises an interface module 30, also called an input / output module, connected to the data bus 26.
- the interface module 30 is programmed to control the second equipment item 34 of the rail vehicle. as a function of the position values received by the supervision unit 20, these position values being measured by the position sensors 14, 16.
- the data bus 26 is indirectly connected to the second equipment item 34.
- the interface module 30 is connected to the second equipment item 34 via an electric line 32, here a low voltage line.
- the interface module 30 generates and transmits control instructions to the equipment 34 by modifying an electric voltage value on this electric line, as a function of the position values measured by the position sensors 14 and 16 that it receives from the supervision unit 20.
- the interfacing module comprises for this purpose a programmable calculation unit such as a microcontroller or else controllable switches.
- the rail vehicle 2 may include several second items of equipment 34, intended to be controlled by the control device 4. These second items of equipment 34 are then connected to the data bus 26 by means of the interface module 30 and to the using 32 additional power lines.
- the rail vehicle 2 can include more than one interface module 30.
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Description
- L'invention concerne un dispositif de commande pour un véhicule ferroviaire. L'invention concerne également un véhicule ferroviaire comportant ce dispositif de commande.
- De façon connue, il existe des dispositifs de commande pour un véhicule ferroviaire, comportant un manipulateur de conduite pourvu d'une partie mobile, par exemple en forme de poignée préhensible et déplaçable par rapport à une partie fixe. Un tel manipulateur de conduite est par exemple destiné à un conducteur du véhicule ferroviaire, pour lui permettre de commander la chaîne de traction et/ou un système de freinage du véhicule ferroviaire.
- Généralement, cette commande est réalisée au moyen de relais électromécaniques qui sont interfacés avec des lignes électriques à basse tension du véhicule ferroviaire, ces lignes électriques étant adaptées pour commander un équipement du véhicule ferroviaire. Ces relais sont agencés au niveau d'un arbre, solidaire de la partie mobile et qui se déplace en rotation lorsque la partie mobile est déplacée. Cet arbre est pourvu de cames qui coopèrent avec les relais, de manière à modifier l'état dans lequel se trouve le relais en fonction de la position angulaire de la partie mobile.
- Ces dispositifs de commande connus ne donnent cependant pas entière satisfaction. En particulier, ils présentent des capacités d'évolution réduites. Notamment, l'ajout d'un relais supplémentaire nécessite une modification structurelle de l'arbre du manipulateur de conduite, car il est nécessaire d'allonger cet arbre, de manière à accommoder ce relais supplémentaire, et d'ajouter une came correspondante, pour commander ce relais supplémentaire. De plus, l'ajout de relais supplémentaires induit un encombrement excessif du manipulateur de conduite, dans la mesure où ces relais doivent nécessairement être agencés eu niveau de l'arbre.
- En outre, ces relais ne peuvent pas facilement être reprogrammés. En effet, l'état du relais est commandé par la forme de la came liée à l'arbre, de telle sorte qu'une reconfiguration du relais nécessite de modifier la came, et donc l'arbre lui-même.
- Par exemple, le document
EP 2 712 783 A1 montre un dispositif de commande comportant un manipulateur pourvu d'une partie mobile et un servomoteur rotatif adapté pour déplacer la partie mobile et comportant en outre un capteur de position couplé au manipulateur, une unité de calcul programmable ainsi qu'un interface réseau. - C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention, en proposant un dispositif de commande pour un véhicule ferroviaire comportant des relais qui soient modifiables et reprogrammables de façon simplifiée tout en ayant un encombrement réduit du manipulateur de conduite.
- A cet effet, l'invention concerne un dispositif de commande pour un véhicule ferroviaire, ce dispositif de commande comportant un manipulateur de conduite pourvu d'une partie mobile déplaçable et un servomoteur rotatif, adapté pour déplacer la partie mobile. Conformément à l'invention, ce dispositif de commande comporte en outre :
- un capteur de position, couplé au manipulateur de conduite pour mesurer la position de la partie mobile, et
- une unité de supervision comportant :
- une unité de calcul programmable, raccordée au capteur de position et programmée pour acquérir des valeurs de position mesurées par le capteur de position, et
- une interface réseau, adaptée pour être raccordée à un bus de données d'un véhicule ferroviaire.
- L'unité de supervision est distincte du manipulateur de conduite et est placée à distance du manipulateur de conduite.
- Grâce à l'invention, la commande des équipements du véhicule ferroviaire est réalisée par l'intermédiaire de l'unité de supervision, sans avoir besoin d'utiliser des relais couplés mécaniquement au manipulateur de traction. L'encombrement du manipulateur de traction s'en trouve ainsi réduit. De plus, grâce à l'invention, il est plus facile de reprogrammer le dispositif sans avoir besoin de modifier structurellement le manipulateur de conduite et sans avoir à accroître l'encombrement de ce manipulateur de conduite.
- Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel dispositif de commande peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises selon toute combinaison techniquement admissible :
- Le capteur de position comporte un codeur rotatif agencé pour mesurer une position angulaire de la partie mobile du manipulateur de conduite.
- Le dispositif comporte un module d'interfaçage destiné à être connecté au bus de données et à au moins un équipement commandable du véhicule ferroviaire, le module d'interfaçage étant programmé pour commander ledit au moins un équipement commandable en fonction de valeurs de position mesurées par le capteur de position et reçues par l'unité de supervision.
- Selon un autre aspect, l'invention concerne un véhicule ferroviaire comportant des équipements commandables, et un dispositif de commande adapté pour piloter les équipements, le dispositif de commande étant tel que décrit précédemment et le véhicule ferroviaire comportant en outre un bus de données auquel sont connectés les équipements, l'unité de supervision étant connectée au bus de données pour piloter les équipements en fonction des valeurs de position mesurées par le capteur de position.
- Selon un aspect avantageux mais non obligatoire de l'invention, un tel dispositif de commande peut comporter un module d'interfaçage connecté au bus de données et à au moins un des équipements commandables, le module d'interfaçage étant programmé pour commander ledit au moins un équipement commandable en fonction de valeurs de position mesurées par le capteur de position et reçues par l'unité de supervision.
- L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, d'un mode de réalisation d'un dispositif de commande donné uniquement à titre d'exemple et faite en référence au dessin annexé dans lequel l'unique figure représente schématiquement un véhicule ferroviaire comportant un dispositif de commande conforme à l'invention.
- La
figure 1 représente un véhicule ferroviaire 2 pourvu d'un dispositif de commande 4. - Par exemple, le véhicule ferroviaire 2 est un train de passagers ou un véhicule de transport urbain, tel qu'un métro ou un tramway.
- Le dispositif de commande 4 est adapté pour piloter au moins un équipement du véhicule ferroviaire 2. Par exemple, le dispositif 4 est configuré pour commander un équipement tel qu'une chaîne de traction et/ou un système de freinage du véhicule ferroviaire 2.
- A cet effet, le dispositif de commande 4 comporte un manipulateur de conduite 6 destiné à être utilisé par un conducteur du véhicule ferroviaire 2. Par exemple, ce manipulateur de conduite 6 est placé à l'intérieur d'une cabine de pilotage du véhicule ferroviaire 2.
- Le manipulateur de conduite 6 est pourvu d'une partie mobile 8 et d'une partie fixe 10. La partie mobile 8 est déplaçable par rapport à la partie fixe 10. Avantageusement, la partie mobile 8 présente une forme de poignée préhensible destinée à être tenue à la main par le conducteur.
- La partie mobile 8 est ici montée pivotante par rapport à la partie fixe autour d'un axe d'articulation fixe X1. La partie mobile 8 est en outre ici solidaire d'un arbre 12 aligné et mobile en rotation selon l'axe d'articulation X1.
- Avantageusement, le manipulateur de conduite 6 comporte également un servomoteur 11 rotatif commandable, adapté pour exercer un couple moteur sur l'arbre 12 de manière à entraîner l'arbre 12 en rotation selon l'axe d'articulation X1. Par exemple, le servomoteur 11 est adapté pour exercer sur la partie mobile 8 un effort qui s'oppose au moins partiellement à l'effort exercé par un conducteur du véhicule ferroviaire 2 pour déplacer la partie mobile 8.
- Le manipulateur de conduite 6 comporte également des capteurs de position 14 et 16, pour mesurer la position du manipulateur de conduite 6, c'est-à-dire la position angulaire de la partie mobile 8 par rapport à la partie fixe 10. Par exemple, les capteurs de position 14, 16 sont couplés mécaniquement à la partie mobile 8.
- Les capteurs de positions 14 et 16 sont ici adaptés pour mesurer une position angulaire de la partie mobile 8, par rapport à une position de référence, en mesurant la rotation de l'arbre 12 autour de l'axe d'articulation X1.
- Ici, la position du manipulateur de conduite 6 est quantifiée par une valeur de position angulaire, c'est-à-dire un angle de rotation entre la partie mobile 8 par rapport à une position de référence autour de l'axe d'articulation X1.
- En variante, le nombre de capteurs de position 14, 16 peut être différent. En particulier, il est possible de n'utiliser qu'un seul capteur de position. Par exemple, le capteur de position 16 est omis. La liaison de données 18 correspondante est alors omise.
- En variante également, il est possible d'utiliser d'autres capteurs de position additionnels, qui jouent le même rôle que les capteurs de position 14 et 16. Tout ce qui est décrit en référence aux capteurs de position 14 et 16 s'applique alors à ces capteurs de position additionnels.
- Les capteurs de position 14 et 16 sont ici adaptés pour mesurer la position de la partie mobile 8, indépendamment l'un de l'autre. Ainsi, la mesure de la position du manipulateur de conduite 6 est réalisé de façon redondante, ce qui accroît la fiabilité du dispositif de commande 4.
- Par exemple, les capteurs de position 14 et 16 sont des codeurs rotatifs. De préférence, les capteurs de position 14 et 16 sont identiques.
- Chacun des capteurs de position 14 et 16 est raccordé électriquement, au moyen d'une liaison de données 18, à une unité de supervision 20 du dispositif de commande 4.
- Par exemple, la liaison de données 18 est une liaison série de type RS422.
- Avantageusement, dans le cas où la liaison de données 18 est susceptible d'être exposée à des perturbations électromagnétiques, les liaisons de données 18 entre les capteurs de position 14 et 16 et l'unité de supervision 20 sont réalisées avec des signaux dits inversés.
- L'unité de supervision 20 est programmée pour collecter les valeurs de position mesurées par chacun des capteurs de position 14 et 16 et pour transmettre ces valeurs de position à destination des équipements 34 du véhicule ferroviaire 2 qui sont pilotés par le dispositif de contrôle 4.
- A cet effet, l'unité de supervision 20 comporte un module de calcul logique programmable, tel qu'un microprocesseur ou un microcontrôleur programmable, ainsi qu'une interface réseau 24.
- L'interface réseau 24 est connectée à un bus de données 26 commun du véhicule ferroviaire 2.
- Par exemple, le bus de données 26 est un réseau informatique de type Ethernet. L'interface réseau 24 comporte alors un contrôleur réseau Ethernet ainsi qu'un connecteur adapté.
- En variante, le bus de données 26 peut être différent. Il peut notamment s'agir d'un bus de terrain, par exemple de type Ethercat, ou de type CAN, pour « Controller Area network » en langue anglaise, ou de type MVB, pour « Multifunction Vehicle Bus », ou encore de type FIP, pour « Factory Instrumentation Protocol » en langue anglaise. L'interface réseau 22 est alors adaptée en conséquence.
- Par exemple, l'unité de supervision 20 comporte une carte électronique sur laquelle sont ménagées le module 22 et l'interface réseau 24.
- De préférence, l'unité de supervision 20 est dissociée physiquement du manipulateur de conduite 6 et est placée à distance du manipulateur de conduite 6. En particulier, l'unité de supervision 20 est placée à l'écart de l'arbre 12 et n'est pas couplée mécaniquement à l'arbre 12. Par exemple, lorsque le manipulateur de conduite 6 est fixé sur un pupitre de conduite du véhicule ferroviaire 2, l'unité de supervision 20 peut être placée en dehors de ce pupitre de conduite.
- Cette disposition permet de s'affranchir des limitations des dispositifs de commande connus, lesquels comportent des relais électromécaniques couplés mécaniquement à l'arbre 12 du manipulateur de conduite 6.
- Le bus de données 26 est connecté à des équipements du véhicule ferroviaire 2 destinés à être pilotés par le dispositif de commande 4, ici à des premier et deuxième équipements du véhicule ferroviaire 2.
- Dans cet exemple, le bus de données 26 est directement connecté au premier équipement, ici un calculateur de traction 28. Ce calculateur de traction 28 est configuré pour commander une chaîne de traction du véhicule ferroviaire 2 en fonction des valeurs de position mesurées par les capteurs de position 14 et 16.
- Ainsi, l'unité de supervision 20 envoie à destination de ce calculateur de traction 28, par l'intermédiaire du bus de données 26, les valeurs de position mesurées par les capteurs de position 14 et 16.
- Avantageusement, le dispositif de commande 5 comporte en outre un module d'interfaçage 30, aussi nommé module d'entrée / sortie, connecté au bus de données 26. Le module d'interfaçage 30 est programmé pour commander le deuxième équipement 34 du véhicule ferroviaire en fonction des valeurs de position reçues par l'unité de supervision 20, ces valeurs de position étant mesurées par les capteurs de position 14, 16. Ainsi, le bus de données 26 est indirectement connecté au deuxième équipement 34.
- Par exemple, le module d'interfaçage 30 est connecté au deuxième équipement 34 par l'intermédiaire d'une ligne électrique 32, ici une ligne à basse tension. Le module d'interfaçage 30 génère et transmet des consignes de commande vers l'équipement 34 en modifiant une valeur de tension électrique sur cette ligne électrique, en fonction des valeurs de position mesurées par les capteurs de position 14 et 16 qu'il reçoit depuis l'unité de supervision 20. A titre d'exemple, le module d'interfaçage comporte à cet effet une unité de calcul programmable telle qu'un microcontrôleur ou encore des interrupteurs commandables.
- En variante, le véhicule ferroviaire 2 peut comporter plusieurs deuxièmes équipements 34, destinés à être pilotés par le dispositif de commande 4. Ces deuxièmes équipements 34 sont alors connectés au bus de données 26 par l'intermédiaire du module d'interfaçage 30 et à l'aide de lignes électriques 32 supplémentaires.
- En variante, le véhicule ferroviaire 2 peut comporter plus d'un module d'interfaçage 30.
- Les modes de réalisation et les variantes envisagés ci-dessus peuvent être combinés entre eux pour former de nouveaux modes de réalisation.
Claims (5)
- Dispositif de commande (4) pour un véhicule ferroviaire (2), ce dispositif de commande (4) comportant un manipulateur de conduite (6) pourvu d'une partie mobile (8) déplaçable et un servomoteur rotatif (11), adapté pour déplacer la partie mobile (8), ce dispositif de commande comportant en outre :- un capteur de position (14, 16), couplé au manipulateur de conduite (6) pour mesurer la position de la partie mobile (8), et- une unité de supervision (20) comportant :• une unité de calcul programmable (22), raccordée au capteur de position (14, 16) et programmée pour acquérir des valeurs de position mesurées par le capteur de position, et• une interface réseau (24),ce dispositif de commande étant caractérisé
en ce que l'interface réseau (24) est adaptée pour être raccordée à un bus de données (26) d'un véhicule ferroviaire (2). et en ce que l'unité de supervision (20) est distincte du manipulateur de conduite (6) et est placée à distance du manipulateur de conduite (6). - Dispositif de commande (4) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur de position (14, 16) comporte un codeur rotatif agencé pour mesurer une position angulaire de la partie mobile (8) du manipulateur de conduite (6).
- Dispositif de commande (4) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un module d'interfaçage (30) destiné à être connecté au bus de données (26) et à au moins un équipement (34) commandable du véhicule ferroviaire (2), le module d'interfaçage (30) étant programmé pour commander ledit au moins un équipement (34) commandable en fonction de valeurs de position mesurées par le capteur de position (14, 16) et reçues par l'unité de supervision (20).
- Véhicule ferroviaire (2) comportant des équipements (28, 34) commandables, et un dispositif de commande (4) adapté pour piloter les équipements (28, 34), caractérisé en ce que le dispositif de commande (4) est selon l'une quelconque des revendications précédentes et en ce que le véhicule ferroviaire (2) comporte en outre un bus de données (26) auquel sont connectés les équipements (28, 34), l'unité de supervision (20) étant connectée au bus de données (26) pour piloter les équipements (28, 34) en fonction des valeurs de position mesurées par le capteur de position (14, 16).
- Véhicule ferroviaire (2) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de commande (4) comporte un module d'interfaçage (30) connecté au bus de données (26) et à au moins un des équipements (34) commandables, le module d'interfaçage (30) étant programmé pour commander ledit au moins un équipement (34) commandable en fonction de valeurs de position mesurées par le capteur de position (14, 16) et reçues par l'unité de supervision (20).
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