EP3666620B1 - Rame de véhicule ferroviaire et véhicule ferroviaire - Google Patents

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EP3666620B1
EP3666620B1 EP18306672.9A EP18306672A EP3666620B1 EP 3666620 B1 EP3666620 B1 EP 3666620B1 EP 18306672 A EP18306672 A EP 18306672A EP 3666620 B1 EP3666620 B1 EP 3666620B1
Authority
EP
European Patent Office
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train
control
communication network
main computer
network
Prior art date
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Active
Application number
EP18306672.9A
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German (de)
English (en)
Other versions
EP3666620A1 (fr
Inventor
Pascal Vivegnis
Bruno TURELLE
Verstraet OLIVER
Bruno LEMAITRE
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SpeedInnov SAS
Original Assignee
SpeedInnov SAS
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Filing date
Publication date
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Priority to PL18306672.9T priority Critical patent/PL3666620T3/pl
Priority to ES18306672T priority patent/ES2965375T3/es
Priority to EP18306672.9A priority patent/EP3666620B1/fr
Publication of EP3666620A1 publication Critical patent/EP3666620A1/fr
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Publication of EP3666620B1 publication Critical patent/EP3666620B1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0018—Communication with or on the vehicle or train
    • B61L15/0036—Conductor-based, e.g. using CAN-Bus, train-line or optical fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0063—Multiple on-board control systems, e.g. "2 out of 3"-systems

Definitions

  • the present invention relates to the field of trains of railway vehicles and, more particularly, that of control-command communication networks on board these trains.
  • the invention relates in particular to high-speed trains.
  • the present invention relates to a train of railway vehicles, consisting of a plurality of cars, the plurality of cars comprising a head car, a tail car and a set of passenger cars coupled between the head and tail cars, the train comprising a control-command communication network, a main computer and a plurality of equipment provided in each car of the plurality of cars.
  • the document GB 2 450 520 A describes a communication system transmitting information within a railway vehicle and discloses a trainset according to the preamble of claim 1.
  • a train consists of several vehicles coupled together, some of which are motorized.
  • the composition of the train in normal service cannot be modified, it is also called an unbreakable train.
  • a railway convoy such as a train, is made up of the coupling of one or more trainsets.
  • a high-speed train is, for example, made up of two trainsets.
  • a control-command communication network extends across the railway vehicle and a main computer and control-command equipment in the different cars of the railway vehicle are connected to said control-command communication network.
  • This equipment can for example be mechanical brake control electronics, traction electronics controlling the motor bogies, a lighting control system, an air conditioning module, an information screen, a system for voice announcements, remote input/output modules, or any other system of the train.
  • control-command communication network topologies used are of the communication bus or ring type.
  • An aim of the invention is to overcome this drawback, in particular by proposing a train comprising a control-command communication network that is more easily configurable, while remaining reliable.
  • the subject of the invention is a trainset according to claim 1.
  • the train is according to any one of claims 2 to 7.
  • the invention also relates to a railway vehicle according to claim 8.
  • Train 2 includes a plurality of cars.
  • the car V1 at the head of the train (in a direction of movement L of train 1) is a leading car, in particular a head motor and the car V1' at the tail of the train is a rear car, in particular a tail motor.
  • the train has passenger cars.
  • Passenger cars are either specific cars or standard cars.
  • Specific cars are, for example, restaurant cars, while standard cars are identical cars equipped with passenger seats.
  • the number of standard cars can vary depending on the configuration selected for the train.
  • the position of specific cars may also change.
  • train 2 thus includes two specific cars, V2 and V2', and N standard cars V3i, where i is an integer between 3 and 10.
  • Equipment 8 is electronic equipment capable of receiving and/or transmitting data during the operation of train 2.
  • equipment 8 is a mechanical brake control electronics, traction electronics controlling the motor bogies, a lighting control system, an air conditioning module, an information screen, a system for voice announcements, a remote input output module or any other system of train 2.
  • Train 2 includes a control-command communication network 10 for the exchange of control-command messages between a main computer 21 and equipment 8 in the cars of train 2.
  • the main computer 21 is preferably placed in the lead car V1. As a variant, it is advantageously redundant by a secondary computer 21, for example placed in the tail car V1'.
  • the end cars V1, V1' of a train 2 are then substantially identical.
  • the main master computer - secondary slave computer assignment is made during the initial configuration of network 10.
  • the train 2 comprises a single main computer 21.
  • the train 2 also includes a train network switch 20 which has a network interface 24 comprising first and second ports for the integration of the train network switch 20 within the constituent ring of the network 10.
  • the network 10 extends across the entire train 2, from the leading car V1, through each of the passenger cars, to the rear car V1'.
  • Network 10 has a ring topology.
  • a link is made up of a plurality of nodes and links 18.
  • a link bidirectionally connects two nodes together.
  • a link 18 is for example constituted by an optical fiber.
  • the nodes are chained in series with each other so as to form a closed loop on itself.
  • Each node in the network is connected in series to two neighboring nodes.
  • first and second nodes of the network 10 there exists a first path in the clockwise direction from the first to the second node and a second path in the counterclockwise direction from the first to the second node.
  • This topology allows, in the event of a break in one path, to be able to continue the communication in progress along the other path.
  • connecting cables are used to make the two connections between two adjacent cars of a train.
  • a connection cable is provided at each of its ends with a male plug intended to cooperate with a female base fitted to a car.
  • Each car comprises, at each of its ends intended to be connected to an adjacent car so as to form the train 2, a male connector and a female connector.
  • Each male or female connector being intended to be connected to the female or male connector of the corresponding end of the corresponding adjacent car.
  • Each car V1, V2, V3 includes for example standard connectors 30 for the creation, when coupled, of the physical layer of the network 10 and in particular for connecting the or each link 18 of neighboring/adjacent cars.
  • a standard connector 30 is for example a connection cable or a standardized connection, equipped with a male connector and a female connector.
  • each end car comprises a male connector and a female connector, capable of being respectively connected to the mated connectors of the end car of another train of the railway vehicle 1, as shown in the Figure 5 .
  • Network 10 is an Ethernet communications network.
  • the network 10 advantageously implements a protocol shared between the equipment.
  • the protocol makes it possible to provide, for example, a unified communication architecture for the entire control-command communication network 10.
  • the protocol is for example a CIP protocol (common industrial protocol). Other suitable protocols may be considered.
  • the train network switch 20 further integrates a central module C and at least one input/output interface 46, 47 for connection to a general network 44.
  • the train network switch comprises two input/output interfaces 46 and 47 for a connection with another train of the railway vehicle 1.
  • the train network switch 20 is capable of connecting the control communication network control 10 to a general network 44.
  • the general network 44 is intended to extend between two coupled trains, that is to say to connect the control-command communication networks 10 of two coupled trains to form the vehicle railway 1.
  • the train network switch 20, and in particular the central module C, is configured to control the network 24 and input/output interfaces 46, 47. Seen from the network 10, the train network switch 20 appears as a switch (interface network 24, central module C and input/output interface 46, 47).
  • the function of the main computer 21, based on information provided by some of the equipment 8, is to monitor the operating state of the train 2 and to appropriately control some of the equipment 8.
  • traction electronics which interfaces with a speed sensor transmits instantaneous speed data to the main computer, which decides in reaction to activate a brake control in the event of overspeed.
  • each other node of the network is constituted by a switch 22 ("switch" in English), which is network equipment operating on the second layer - link - of the model OSI (“Open Systems Interconnection”) and this as opposed to a router, which is equipment operating on the third layer – network – of this model.
  • switch in English
  • OSI Open Systems Interconnection
  • the main computer 21 also forms a node of the network 10.
  • a switch 22 comprises a network interface 24 of inputs/outputs on the network 10, a central module C and a local interface 26 of inputs/outputs with the equipment 8 or a computer.
  • the network interface 24 comprises a first port, for connection with a downstream neighbor switch 20, 22, and a second port, for connection with an upstream neighbor switch 20, 22 (upstream and downstream being defined in a clockwise direction along of the network 10).
  • the local interface 26 includes a plurality of ports. Each piece of equipment 8 of a car or the main computer 21 is connected to one of the ports of the local interface 26 of the switch 22 fitted to this car.
  • the main computer 21 is for example connected by a connection 32 (visible in particular on the figures 1 And 4 ) through a switch 22 to the control-command network 10.
  • the main computer 21 comprises on the physical layer 34 of the OSI model a memory 36 and a calculation unit 38.
  • the main computer 21 includes software 40 stored on the memory 36 and executable by the processing unit calculation 38.
  • the main computer 21 is configured to execute, alongside control application software 41 (known to those skilled in the art), configuration software 42 of the network 10 and management software 43 of the network 10.
  • control application software 41 known to those skilled in the art
  • configuration software 42 of the network 10 and management software 43 of the network 10.
  • management software 43 of the network 10.
  • the software 41, 42, 43 are stored on a memory (not shown) and executed by the main computer 21.
  • the configuration software 42 allows, once the train has been coupled in accordance with a configuration chosen from all possible configurations, to configure the main computer 21 and each of the switches 22 so that there can be communication with each of the equipment 8 actually present in the train 2.
  • the main computer 21 is configured so as to assign, depending on the configuration chosen, an IP address to each of the equipment 8 present. This IP address is unique on the network 10 so as to identify the equipment 8 sending or receiving a control message.
  • the configuration of the chosen train 2 is for example indicated to the main computer 21 by entering information adapted by an authenticated operator.
  • This information is for example a key comprising technical data concerning the number and type of cars present in train 2.
  • the main computer 21 loads, for example, an addressing table for the equipment of the cars present in train 2.
  • the network management software 43 ensures, at any time during the operation of train 1, the transmission of control or command messages in real time.
  • the network management software 43 implements algorithms to guarantee that any message sent is received by its recipient within a maximum time, for example 300ms, and this regardless of the number of cars V1, V2, V3i present in train 2 and the number of equipment 8 managed by the main computer 21.
  • the solution according to the invention is designed to be able to support at least 260 pieces of equipment.
  • equipment 8 periodically receives a message from the main computer 21 and it periodically transmits another message to the main computer 21 including, for example, confirmation of a command received.
  • the main computer 21 determines the time interval between the transmission of the message and the reception of the corresponding acknowledgment of receipt. From this temporal measurement, the network management software 43 determines the current state of the network 10.
  • the main computer 21 performs particular functions created to make the system self-adaptive in the event of changes in the configuration of the train 2.
  • a first function among these particular functions is a function of instantiation of functional blocks common to several train configurations. This first function is configurable by parameters with a level 2 security and software integrity level.
  • a second function among these particular functions is for example a function of verifying the integrity of the parameters of the train 2 taking into account the detected configuration of the control-command network 10.
  • a third function among these particular functions for example implements a mechanism for removing any manual reconfiguration operation by maintenance or driving agents.
  • the software of the main computer 21 includes specific naming rules according to the functions and/or equipment to simplify and make more robust the control-command algorithms implemented in the control-command network 10.
  • the main computer 21 is configured to be able to change the configuration to compose the train 2 in the absence of a reload of the management application software 43 and/or in the absence of a modification of the configuration parameters of the control-command network 10.
  • the railway vehicle 1 is constituted by the association of a first train 2A and a second train 2B.
  • the first and second trains 2A, 2B are of the type presented above in relation to the figures 1 to 4 .
  • the control-command communication network 10A of the first train 2A is connected to that 10B of the second train 2B by the general intra-train network 44.
  • each train network switch 20 includes the two input/output interfaces 46, 47 (visible in particular on the Figure 3 ) network connection general 44.
  • the input/output interfaces 46, 47 are connected to the head of the automatic coupling of the train 2A, 2B at each end of the train 2A, 2B.
  • each end of each train 2A, 2B comprises two input/output interfaces 46, 47. This makes it possible to connect the trains 2A, 2B independently of one orientation relative to the other.
  • the two trains 2A, 2B are not always oriented in the same way.
  • the general network 44 forms a ring between two trains 2A and 2B.
  • two connection cables of the general network 44 connect the control-command communication network 10A with the control-command communication network 10B, in particular between the input/output interfaces 46, 47 of each control communication network -command 10A, 10B.
  • the general network 44 is a control-command communication network conforming to the state of the art comprising a connection cable between the control-command communication network 10A and the control-command communication network 10B.
  • the general network 44 comprises for example a communication bus.
  • the general network 44 allows the exchange of control information between the two trains 2A, 2B to control the state of train 1 as a whole.
  • control-command communication network 10 has a ring topology crossing the entire train 2 allows increased reliability of transmissions.
  • the control-command communication network 10 operates, during a failure of a part of the network leading to a cut of the ring constituting the network 10, in a degraded mode, in which, when the transmission of If a message has failed (no acknowledgment of receipt received by the main computer 21), the main computer 21 transmits the message again in the opposite direction compared to the previous failed transmission. The message thus arrives at the recipient equipment 8.
  • the control-command communication network 10 remains operational.
  • the control-command communication network 10 thus presents robustness.
  • the main computer 21 makes it possible to address only the cars present, without modifying all of the control application software executed by the main computer 21.
  • control-command communication network 10 is very simple and easily modifiable, while remaining reliable.
  • control-command communication network 10 is different from an MVB (Multi-function vehicle bus) network.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Description

  • La présente invention a pour domaine celui des rames de véhicules ferroviaires et, plus particulièrement, celui des réseaux de communication de contrôle commande à bord de ces rames.
  • L'invention se rapporte notamment aux trains à grande vitesse.
  • La présente invention concerne une rame de véhicule ferroviaire, constituée d'une pluralité de voitures, la pluralité de voitures comportant une voiture de tête, une voiture de queue et un ensemble de voitures passager attelées entre les voitures de tête et de queue, la rame comprenant un réseau de communication de contrôle-commande, un calculateur principal et une pluralité d'équipements prévus dans chaque voiture de la pluralité de voitures.
  • Le document GB 2 450 520 A décrit un système de communication transmettant des informations au sein d'un véhicule ferroviaire et divulgue une rame selon le préambule de la revendication 1.
  • Une rame est constituée de plusieurs véhicules accouplés entre eux, certains de ceux-ci étant motorisés. La composition de la rame en service normal n'est pas modifiable, elle est aussi appelée rame insécable. Par contre, en opération de maintenance, il doit être possible de changer la composition d'une rame en ajoutant ou supprimant un ou plusieurs véhicules. Un convoi ferroviaire, tel qu'un train, est constitué de l'attelage d'une ou de plusieurs rames. Un train à grande vitesse est par exemple formé de deux rames.
  • Pour les fonctions de contrôle commande, un réseau de communication de contrôle commande s'étend à travers le véhicule ferroviaire et un calculateur principal et des équipements de contrôle commande dans les différentes voitures du véhicule ferroviaire sont connectés audit réseau de communication de contrôle commande.
  • Ces équipements peuvent par exemple être une électronique de commande du frein mécanique, une électronique de traction pilotant les bogies moteurs, un système de commande d'éclairage, un module de climatisation, un écran d'information, un système pour des annonces vocales, des modules d'entrées sorties déportées, ou tout autre système de la rame.
  • Les topologies de réseaux de communication de contrôle commande utilisées sont du type bus de communication ou anneau.
  • Cependant, ces réseaux dans la rame ne sont pas entièrement satisfaisants : en particulier, il n'est pas simple de les concevoir pour tenir compte des changements de composition de la rame (ajout/retrait de voitures). En effet, la configuration de ces réseaux est statique et il est alors compliqué de les reconfigurer de sorte que le calculateur principal puisse communiquer, en sécurité et en respectant les contraintes de performance temporelle, avec l'ensemble des équipements effectivement présents dans les voitures constituant le véhicule ferroviaire.
  • Un but de l'invention est de pallier cet inconvénient, en proposant notamment une rame comprenant un réseau de communication de contrôle commande plus facilement configurable, tout en restant fiable.
  • A cet effet, l'invention a pour objet une rame selon la revendication 1.
  • Suivant des modes particuliers de réalisation, la rame est selon l'une quelconque des revendications 2 à 7.
  • L'invention a également pour objet un véhicule ferroviaire selon la revendication 8.
  • D'autres aspects et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 est une représentation schématique d'une rame selon l'invention, intégrant un réseau de communication de contrôle commande ;
    • la figure 2 est une représentation schématique d'un commutateur du réseau de contrôle commande de la rame de la figure 1 ;
    • la figure 3 est une représentation schématique d'un commutateur réseau train de la rame de la figure 1 ;
    • la figure 4 est une représentation schématique d'un calculateur du réseau de contrôle commande de la rame de la figure 1, et
    • la figure 5 est une représentation schématique d'un convoi ferroviaire comprenant deux rames selon le mode de réalisation préféré de la figure 1.
  • Sur la figure 1 est représentée une rame 2 d'un train 1, également appelé véhicule ferroviaire.
  • La rame 2 comprend une pluralité de voitures. Dans la configuration représentée à la figure 1, la voiture V1 en tête de rame (selon un sens de circulation L du train 1) est une voiture de tête, notamment une motrice de tête et la voiture V1' en queue de rame est une voiture de queue, notamment motrice de queue.
  • Entre les motrices de tête et de queue, la rame comporte des voitures passager.
  • Les voitures passager sont soit des voitures spécifiques, soit des voitures standards.
  • Les voitures spécifiques sont par exemple des voitures restaurant, tandis que les voitures standards sont des voitures identiques équipées de sièges pour passagers.
  • Alors que chaque voiture spécifique est spécifique dans les équipements de contrôle commande qu'elle embarque, les voitures standards sont identiques entre elles, notamment dans les équipements qu'elles embarquent.
  • De préférence, dans les différentes configurations possibles d'une rame, si le type et le nombre des différentes voitures spécifiques sont définis, le nombre de voitures standards peut varier en fonction de la configuration sélectionnée pour la rame. La position des voitures spécifiques peut aussi changer.
  • Sur la figure 1, la rame 2 comporte ainsi deux voitures spécifiques, V2 et V2', et N voitures standards V3i, où i est un nombre entier entre 3 et 10.
  • Si l'ordre des voitures passager attelées dans la rame 2 est modifiable, il est préférable de prévoir les voitures standards V3i au centre de la rame 2 les unes à la suite des autres, pour pouvoir facilement en ajouter ou en retirer.
  • Chaque voiture de la rame 2 comprend au moins un équipement 8. L'équipement 8 est un équipement électronique susceptible de recevoir et/ou d'émettre des données au cours du fonctionnement de la rame 2. Par exemple, l'équipement 8 est une électronique de commande du frein mécanique, une électronique de traction pilotant les bogies moteurs, un système de commande d'éclairage, un module de climatisation, un écran d'information, un système pour des annonces vocales, un module d'entrées sorties déportées ou tout autre système de la rame 2.
  • La rame 2 comporte un réseau de communication de contrôle-commande 10 pour l'échange de messages de contrôle commande entre un calculateur principal 21 et des équipements 8 dans les voitures de la rame 2.
  • Le calculateur principal 21 est de préférence placé dans la voiture de tête V1. En variante, il est avantageusement redondé par un calculateur secondaire 21, par exemple placé dans la voiture de queue V1'. Les voitures d'extrémité V1, V1' d'une rame 2 sont alors sensiblement identiques. L'assignation calculateur principal maître - calculateur secondaire esclave s'effectue lors de la configuration initiale du réseau 10.
  • Selon un mode de réalisation particulier, non représenté, la rame 2 comporte un calculateur principal 21 unique.
  • Avantageusement, la rame 2 comporte également un commutateur réseau train 20 qui dispose d'une interface réseau 24 comportant des premier et second ports pour l'intégration du commutateur réseau train 20 au sein de l'anneau constitutif du réseau 10.
  • Le réseau 10 s'étend à travers la totalité de la rame 2, de la voiture de tête V1, à travers chacune des voitures passager, jusqu'à la voiture de queue V1'.
  • Le réseau 10 possède une topologie en anneau.
  • Il est constitué d'une pluralité de noeuds et de liens 18. Un lien relie de manière bidirectionnelle deux noeuds entre eux. Un lien 18 est par exemple constitué par une fibre optique.
  • Les noeuds sont chainés en série les uns des autres de manière à former une boucle fermée sur elle-même. Chaque noeud du réseau est connecté en série à deux noeuds voisins.
  • Ainsi entre des premier et second noeuds quelconques du réseau 10, il existe un premier chemin selon le sens horaire du premier au second noeud et un second chemin dans le sens antihoraire du premier au second noeud. Cette topologie permet, en cas de rupture d'un chemin de pouvoir poursuivre la communication en cours le long de l'autre chemin.
  • Conformément à la topologie en anneau, à l'intérieur d'une rame sont utilisés des câbles de liaison pour réaliser les deux liaisons entre deux voitures adjacentes d'une rame. Par exemple et de préférence, un câble de liaison est muni à chacune de ses extrémités d'une fiche mâle destiné à coopérer avec une embase femelle équipant une voiture.
  • Chaque voiture comprend, à chacune de ses extrémités destinées à être connectée à une voiture adjacente de manière à former la rame 2, un connecteur mâle et un connecteur femelle. Chaque connecteur mâle respectivement femelle étant destiné à être connecté au connecteur femelle respectivement mâle de l'extrémité correspondante de la voiture adjacente correspondante.
  • Chaque voiture V1, V2, V3 comprend par exemple une connectique standard 30 pour la réalisation, lors de son attelage, de la couche physique du réseau 10 et notamment pour relier le ou chaque lien 18 des voitures voisines/adjacentes. Une connectique standard 30 est par exemple un câble de liaison ou bien une connexion standardisée, équipé d'un connecteur mâle et d'un connecteur femelle.
  • Avantageusement, chaque voiture d'extrémité comprend un connecteur mâle et un connecteur femelle, propres à être respectivement connectés aux connecteurs conjugués de la voiture d'extrémité d'une autre rame du véhicule ferroviaire 1, comme représenté sur la figure 5.
  • Le réseau 10 est un réseau de communication Ethernet.
  • Pour pouvoir être utilisé dans le cadre d'une application de contrôle commande, notamment pour respecter les contraintes de temps réel que ce type d'application impose, le réseau 10 met avantageusement en oeuvre un protocole partagé entre les équipements. Le protocole permet de fournir, par exemple, une architecture de communication unifiée pour l'ensemble du réseau de communication de contrôle-commande 10. Le protocole est par exemple un protocole CIP (de l'anglais « Common Industrial Protocol »). D'autres protocoles adaptés peuvent être envisagés.
  • Comme représenté sur la figure 3, le commutateur réseau train 20 intègre en outre un module central C et au moins une interface d'entrée/sortie 46, 47 de connexion à un réseau général 44. Selon l'exemple de la figure 3, le commutateur réseau train comprend deux interfaces d'entrée/sortie 46 et 47 pour une connexion avec une autre rame du véhicule ferroviaire 1. En d'autres termes, le commutateur réseau train 20 est propre à relier le réseau de communication de contrôle-commande 10 à un réseau général 44. Avantageusement, le réseau général 44 est destiné à s'étendre entre deux rames attelées c'est-à-dire à relier les réseaux de communication de contrôle-commande 10 de deux rames attelées pour former le véhicule ferroviaire 1.
  • Le commutateur réseau train 20, et en particulier le module central C, est configuré pour contrôler les interfaces réseau 24 et d'entrée/sortie 46, 47. Vue depuis le réseau 10, le commutateur réseau train 20 se présente comme un commutateur (interface réseau 24, module central C et interface d'entrée/sortie 46, 47).
  • Le calculateur principal 21 a pour fonction, à partir d'informations fournies par certains des équipements 8, de contrôler l'état de fonctionnement de la rame 2 et de commander de manière adaptée certains des équipements 8. Par exemple, une électronique de traction qui s'interface avec un capteur de vitesse transmet une donnée de vitesse instantanée au calculateur principal, qui décide en réaction d'actionner une commande de frein en cas de survitesse.
  • A part le commutateur réseau train 20 qui constitue un noeud du réseau 10, avantageusement chaque autre noeud du réseau est constitué par un commutateur 22 (« switch » en anglais), qui est un équipement réseau opérant sur la seconde couche - liaison - du modèle OSI (« Open Systems Interconnection ») et ceci par opposition à un routeur, qui est un équipement opérant sur la troisième couche - réseau - de ce modèle.
  • En variante, le calculateur principal 21 forme également un noeud du réseau 10.
  • Il y a au moins un commutateur 22 par voiture.
  • Comme détaillé sur la figure 2 pour le commutateur 22 situé le plus à gauche de la figure 1 (section II de la figure 1), un commutateur 22 comprend une interface réseau 24 d'entrées/sorties sur le réseau 10, un module central C et une interface locale 26 d'entrées/sorties avec les équipements 8 ou un calculateur.
  • L'interface réseau 24 comporte un premier port, pour la connexion avec un commutateur 20, 22 voisin aval, et un second port, pour la connexion avec un commutateur 20, 22 voisin amont (amont et aval étant définis selon un sens horaire le long du réseau 10).
  • L'interface locale 26 comporte une pluralité de ports. Chaque équipement 8 d'une voiture ou le calculateur principal 21 est connecté à l'un des ports de l'interface locale 26 du commutateur 22 équipant cette voiture.
  • Avantageusement, le calculateur principal 21 est par exemple connecté par une liaison 32 (visible en particulier sur les figures 1 et 4) à travers un commutateur 22 au réseau de contrôle-commande 10.
  • Comme visible en particulier dans l'exemple de la figure 4, le calculateur principal 21 comprend sur la couche physique 34 du modèle OSI une mémoire 36 et une unité de calcul 38. Sur la couche applicative 39, le calculateur principal 21 comprend des logiciels 40 stockés sur la mémoire 36 et exécutables par l'unité de calcul 38.
  • Plus précisément, le calculateur principal 21 est configuré pour exécuter, à côté de logiciels applicatif de contrôle commande 41 (connus de l'homme du métier), un logiciel de configuration 42 du réseau 10 et un logiciel de gestion 43 du réseau 10. Par exemple, les logiciels 41, 42, 43 sont stockés sur une mémoire (non représentée) et exécutés par le calculateur principal 21.
  • Le logiciel de configuration 42 permet, une fois que la rame a été attelée conformément à une configuration choisie parmi l'ensemble des configurations possibles, de configurer le calculateur principal 21 et chacun des commutateurs 22 pour qu'il puisse y avoir communication avec chacun des équipements 8 effectivement présents dans la rame 2. En particulier, le calculateur principal 21 est configuré de manière à attribuer, en fonction de la configuration choisie, une adresse IP à chacun des équipements 8 présents. Cette adresse IP est unique sur le réseau 10 de manière à identifier l'équipement 8 émetteur ou destinataire d'un message de contrôle commande. La configuration de la rame 2 choisie est par exemple indiquée au calculateur principal 21 par la saisie d'une information adaptée par un opérateur authentifié.
  • Cette information est par exemple une clé comprenant des données techniques concernant le nombre et le type de voitures présentes dans la rame 2.
  • Le calculateur principal 21 charge, par exemple, une table d'adressage des équipements des voitures présentes dans la rame 2.
  • Le logiciel de gestion 43 du réseau assure, à tout instant de l'exploitation du train 1, la transmission des messages de contrôle ou de commande en temps réel.
  • En particulier, le logiciel de gestion 43 du réseau met en oeuvre des algorithmes pour garantir que tout message émis soit reçu par son destinataire dans un temps maximum, par exemple de 300ms, et ceci quel que soit le nombre de voitures V1, V2, V3i présentes dans la rame 2 et le nombre d'équipement 8 géré par le calculateur principal 21. La solution selon l'invention est prévue pour pouvoir supporter au moins 260 équipements.
  • Par exemple, un équipement 8 reçoit périodiquement un message du calculateur principal 21 et il émet périodiquement un autre message à destination du calculateur principal 21 comprenant par exemple la confirmation d'une commande reçue. Le calculateur principal 21 détermine alors l'intervalle temporel entre l'émission du message et la réception de l'accusé de réception correspondant. A partir de cette mesure temporelle, le logiciel de gestion 43 du réseau détermine l'état courant du réseau 10.
  • Selon l'invention, le calculateur principal 21 réalise des fonctions particulières créées pour rendre le système auto adaptatif en cas de changements de configuration de la rame 2.
  • Une première fonction parmi ces fonctions particulières est une fonction d'instanciation de blocs fonctionnels communs à plusieurs configurations de rame. Cette première fonction est configurable par des paramètres avec un niveau de sécurité et d'intégrité logiciel de niveau 2.
  • Une seconde fonction parmi ces fonctions particulières est par exemple une fonction de vérification de l'intégrité des paramètres de la rame 2 compte tenu de la configuration détectée du réseau de contrôle-commande 10.
  • Une troisième fonction parmi ces fonctions particulières met par exemple en oeuvre un mécanisme de suppression de toute opération manuelle de reconfiguration par les agents de maintenance ou de conduite.
  • En particulier, les logiciels du calculateur principal 21 comprennent des règles de nommage spécifiques selon les fonctions ou/et les équipements pour simplifier et rendre plus robuste les algorithmes de contrôle commande implantés dans le réseau de contrôle-commande 10.
  • En particulier, le calculateur principal 21 est configuré pour être apte à changer la configuration pour composer la rame 2 en l'absence d'un rechargement du logiciel applicatif de gestion 43 et/ou en l'absence d'une modification des paramètres de configuration du réseau de contrôle-commande 10.
  • Comme visible sur la figure 5, le véhicule ferroviaire 1 est constitué par l'association d'une première rame 2A et d'une seconde rame 2B. Les première et seconde rames 2A, 2B sont du type présenté ci-dessus en relation avec les figures 1 à 4.
  • Le réseau de communication de contrôle-commande 10A de la première rame 2A est connecté à celui 10B de la seconde rame 2B par le réseau général 44 intra-rames. Par exemple, chaque commutateur réseau train 20 comporte les deux interfaces d'entrée/sortie 46, 47 (visible en particulier sur la figure 3) de connexion au réseau général 44. Les interfaces d'entrée/sortie 46, 47 sont connectées sur la tête de l'attelage automatique de la rame 2A, 2B en chaque extrémité de la rame 2A, 2B. Notamment, chaque extrémité de chaque rame 2A, 2B comprend deux interfaces d'entrée/sortie 46, 47. Cela permet de connecter les rames 2A, 2B de manière indépendante d'une orientation l'une par rapport à l'autre. Par exemple, les deux rames 2A, 2B ne sont pas toujours orientées de la même manière.
  • Selon un exemple, le réseau général 44 forme un anneau entre deux rames 2A et 2B. Comme visible dans l'exemple de la figure 5, deux câbles de liaison du réseau général 44 relient le réseau de communication de contrôle-commande 10A avec le réseau de communication de contrôle-commande 10B, en particulier entre les interfaces d'entrée/sortie 46, 47 de chaque réseau de communication de contrôle-commande 10A, 10B. En variante, le réseau général 44 est un réseau de communication de contrôle commande conforme à l'état de la technique comprenant un câble de liaison entre le réseau de communication de contrôle-commande 10A et le réseau de communication de contrôle-commande 10B.
  • Selon une autre variante, le réseau général 44 comprend par exemple un bus de communication.
  • Le réseau général 44 permet l'échange d'information de contrôle commande entre les deux rames 2A, 2B pour contrôler l'état du train 1 dans son ensemble.
  • Le fait que le réseau de communication de contrôle-commande 10 possède une topologie en anneau traversant l'intégralité de la rame 2 permet une fiabilité augmentée des transmissions. Par exemple, le réseau de communication de contrôle-commande 10 fonctionne, lors d'une défaillance d'une partie du réseau conduisant à une coupure de l'anneau constitutif du réseau 10, dans un mode dégradé, dans lequel, lorsque la transmission d'un message a échoué (pas d'accusé de réception reçu par le calculateur principal 21), le calculateur principal 21 transmet à nouveau le message dans un sens inverse par rapport à la transmission précédente ayant échouée. Le message arrive ainsi à l'équipement 8 destinataire. Le réseau de communication de contrôle-commande 10 reste opérationnel. Le réseau de communication de contrôle-commande 10 présente ainsi une robustesse.
  • En outre, il est plus simple de reconfigurer le réseau de communication de contrôle-commande selon l'invention lors d'une modification de la composition d'une rame. Le calculateur principal 21 permet d'adresser uniquement les voitures présentes, sans modifier l'ensemble des logiciels applicatif de contrôle commande exécutés par calculateur principal 21.
  • En conséquence, le réseau de communication de contrôle-commande 10 est très simple et facilement modifiable, tout en restant fiable.
  • L'homme du métier constatera que le réseau de communication de contrôle-commande 10 est différent d'un réseau MVB (de l'anglais « Multi-function vehicle bus »).

Claims (8)

  1. Rame (2) de véhicule ferroviaire (1), constituée d'une pluralité de voitures, la pluralité de voitures comportant une voiture de tête (V1), une voiture de queue (V1') et un ensemble de voitures passager (V2, V3i, V2') attelées entre les voitures de tête et de queue (V1, V1'), la rame (2) comprenant un réseau de communication de contrôle-commande (10), un calculateur principal (21) et une pluralité d'équipements (8) prévus dans chaque voiture (V1, V2, V3i) de la pluralité de voitures,
    le réseau de communication de contrôle-commande (10) possédant une topologie en anneau s'étendant à travers l'intégralité de la rame (2), permettant une connexion en chaîne d'une pluralité de commutateurs (22), au moins un commutateur de la pluralité de commutateurs (22) étant agencé dans chaque voiture (V1, V2, V3i) de la pluralité de voitures,
    les équipements (8) d'une voiture (V1, V2, V3i) étant connectés au réseau de communication de contrôle-commande (10) à travers ledit au moins un commutateur (22) équipant ladite voiture (V1, V2, V3i),
    l'ensemble de voitures passager (V2, V3i, V2') de la pluralité de voitures (V1, V2, V3i) étant modifiable selon une configuration choisie pour composer la rame (2), le calculateur principal (21) et les commutateurs (22) étant configurés en fonction de la configuration choisie de manière à ce que le calculateur principal (21) puisse communiquer avec les équipements (8) de l'ensemble des voitures (V1, V2, V3i) présentes,
    le calculateur principal (21) exécutant un logiciel applicatif de gestion (43) du réseau de communication de contrôle-commande (10) de manière à garantir un acheminement des messages de contrôle commande en temps réel,
    caractérisé en ce que le calculateur principal (21) est configuré pour changer la configuration réseau des commutateurs et des équipements pour s'adapter à un changement de composition de la rame (2), en l'absence d'une modification de paramètres de configuration du réseau de contrôle-commande (10),
    le calculateur principal (21) étant configuré pour réaliser une fonction d'instanciation de blocs fonctionnels communs à plusieurs configurations de rame.
  2. Rame (2) selon la revendication 1, dans laquelle le calculateur principal (21) est connecté au réseau de communication de contrôle-commande (10) à travers un commutateur parmi la pluralité de commutateurs (22).
  3. Rame (2) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le réseau de communication de contrôle-commande (10) est un réseau de communication Ethernet.
  4. Rame (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le réseau de communication de contrôle-commande (10) comprend le calculateur principal (21), implanté dans une voiture parmi la voiture de tête (V1) et la voiture de queue (V1 '), et un calculateur secondaire, implanté dans l'autre voiture parmi la voiture de tête (V1) et la voiture de queue (V1'), le calculateur secondaire fonctionnant en redondance du calculateur principal (21).
  5. Rame (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle chaque voiture (V1, V2, V3i) comporte une connectique standard (30) pour la réalisation, lors de son attelage, de la couche physique du réseau de communication de contrôle-commande (10), chaque voiture passager (V2, V3i, V2') comportant un premier brin du réseau de communication de contrôle commande (10) s'étendant entre un connecteur et un connecteur conjugué et un second brin du réseau de communication de contrôle commande (10) s'étendant entre un connecteur conjugué et un connecteur.
  6. Rame (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le calculateur principal (21) exécute un logiciel de configuration (42) de manière à attribuer, en fonction de la configuration choisie, une adresse IP à chacun des équipements (8) présents, chaque adresse IP étant unique sur le réseau de contrôle-commande (10) de manière à identifier l'équipement (8) émetteur ou destinataire d'un message de contrôle commande.
  7. Rame (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le calculateur principal (21) est configuré pour changer la configuration réseau des commutateurs et des équipements pour s'adapter à un changement de composition de la rame (2), en outre en l'absence d'un rechargement du logiciel applicatif de gestion (43).
  8. Véhicule ferroviaire (1) constitué par l'association d'au moins une première rame (2A) et une seconde rame (2B), les première et seconde rames (2A, 2B) étant conformes à l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la première rame (2A) comporte un premier réseau de communication de contrôle-commande (10A) et la seconde rame (2B) comporte un second réseau de communication de contrôle-commande (10B), le véhicule ferroviaire (1) comportant en outre un réseau général (44) reliant le calculateur principal (21) du premier réseau de communication de contrôle-commande (10A) et le calculateur principal (21) du second réseau de communication de contrôle-commande (10B).
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