EP3787951A1 - Systeme de localisation integre et autonome d'un train dans un referentiel de reseau ferroviaire - Google Patents

Systeme de localisation integre et autonome d'un train dans un referentiel de reseau ferroviaire

Info

Publication number
EP3787951A1
EP3787951A1 EP19720619.6A EP19720619A EP3787951A1 EP 3787951 A1 EP3787951 A1 EP 3787951A1 EP 19720619 A EP19720619 A EP 19720619A EP 3787951 A1 EP3787951 A1 EP 3787951A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
segment
train
segments
integrated
geographical location
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19720619.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas VERCIER
Christian Mehlen
Denis Bouvet
Philippe LAVIRON
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thales SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales SA filed Critical Thales SA
Publication of EP3787951A1 publication Critical patent/EP3787951A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • B61L15/0092—Memory means reproducing during the running of the vehicle or vehicle train, e.g. smart cards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/021—Measuring and recording of train speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/025—Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L2205/00—Communication or navigation systems for railway traffic
    • B61L2205/04—Satellite based navigation systems, e.g. global positioning system [GPS]

Definitions

  • the present invention relates to an integrated and autonomous positioning system of a train in a railway network reference system.
  • Non-autonomous solutions require ground infrastructures that have a high maintenance cost.
  • the cost of the ETCS L2 type signaling is approximately 200 K € per km of track, so its deployment is limited to high traffic lines.
  • the present solution has a much lower cost depending on the level of integrity envisaged, which makes it possible to rehabilitate lines of the secondary network at lower cost.
  • geographical localization devices honest and autonomous.
  • geographical location is meant the location of a mobile in a frame linked to the Earth, such as longitude, latitude, and altitude; integrates the association with the location of an integrity protection interval or error ellipsoid and an alarm signal (the risk that the indicated position is outside the ellipsoid, without an alarm not raised, is smaller than an acceptable limit); and by autonomous the non-use of dedicated infrastructures.
  • a device based on GNSS receiver and UMI inertial measurement unit is an example of this type of geographic location device, integrated and autonomous.
  • European Patent EP 3018447B1 For this type of device, the service provided does not locate the train with a guarantee of integrity: as soon as the error ellipsoid is greater than the half-distance between the tracks, it is no longer possible to locate the train on the track. rail network in a safe way.
  • An object of the invention is to overcome the problems mentioned above.
  • an integrated and autonomous localization system of a train in a railway network reference system comprising:
  • a geographic location device (1) integrates into a global geographic reference system comprising an inertial unit, a GNSS receiver, and a hybridization module of the measurements provided by the inertial unit and the GNSS receiver configured to provide the three position coordinates, the three velocity components, and the heading angle of the train in the global geographic repository and their respective integrity protection intervals with respect to dreaded events that may affect the geographical location device, so that the the probability that the position or heading speed or angle is outside the integrity protection intervals is less than once every million hours;
  • a cartographic database (2) integrates a railway network configured to provide data representing the railway network geographically in the form of segments; and information representative of areas of the railway environment presenting a risk of reflected GNSS paths for maintaining the integrity of the geographical location device; and
  • a train tracking device (3) configured to autonomously determine a railway network segment identifier on which the train is located, an integrated position of the train on this segment in the rail network reference system, and the protection associated with the position of the train on the segment from data provided by the integrated cartographic database and positions, speeds, caps and integrity protections provided by the geographical location device integrates, by resolution of candidate segment ambiguities, so that the probability of the train not being at the indicated location of the rail network is less than one once every million hours, the tracking device being configured to provide retroactively, during the movement of the train, the geographic location device integrates said information representative of areas of the environment of the railway with a risk of GNSS paths think;
  • the integrated geographical location device being configured to use only GNSS satellites whose direction of the visual axis does not present a risk of reflected paths to location of the train, or to change the weighting given to the various GNSS satellites used in the location of the train.
  • Such a system provides the integrated location service in the repository of interest, and not in the initial geographic repository. It makes it possible to upgrade low-cost devices based on UMI and GNSS, which provide an integrity service in a geographical reference system, and to have excellent system availability regardless of climatic conditions.
  • the geographic location device uses one or more sensors whose measurements are likely to be corrupted by the environment of the railway, the feedback can reduce this risk.
  • the measurements from satellites for which the geometrical configuration of the objects near the track presents a risk of alteration, can be ignored a priori, so as not to compromise the integrity of the geographical location device.
  • the tracking device is configured to retroactively provide, to the integrated geographical location device, intact lateral deviation and course deviation measurements of the train relative to the railroad track, the module hybridization being configured to take into account said measurements.
  • the geographical location device can benefit from additional measures, which are likely to improve its performance, without compromising its integrity.
  • the tracking device is configured to:
  • the device is able to safely reduce the number of candidate segments, to discriminate the only true segment on which the train is located.
  • a candidate segment is a segment that has already been selected by the tracking device by one of the methods mentioned above.
  • the set of candidate segments is stored from one calculation cycle to another to determine the candidate segments of the next calculation cycle which depend on the candidate segments of the previous calculation cycle and the new data provided by the integrated geographical location device. as detailed later.
  • the tracking device is configured to perform a correlation along the curvilinear abscissa between the successive course angles provided by the geographical location device. integrates and the successive caps taken by each of the candidate segments, so as to select a single segment.
  • the tracking device is able to discriminate the true segment of the other candidate segments when they follow different trajectories in cap.
  • the tracking device is configured to determine an integral speed and direction of travel of the train, by projecting on the direction of the current segment of the speed and its protection interval, provided by the integrated locating device.
  • the tracking device provides additional information in addition to the positioning information.
  • Reliable speed and direction information is essential for train control and traffic management.
  • said data representing the railway network in the form of segments comprise for each segment the position coordinates and the heading angle of the initial point of the segment in the global geographic reference, the length of the segment, the value of a parameter representative of the curvature and its variation, and the value of chaining parameters of the segment with other segments, and the values of the limits of the position error and the heading error of this segment.
  • the tracking device comprises, for resolving ambiguities of the candidate segments:
  • a module configured to perform an instantaneous resolution function based on the distance
  • a module configured to perform an instantaneous resolution function based on the heading
  • a module configured to perform a routing resolution function.
  • system further comprises: an additional geographical location device integrates into a global geographic reference system, different from the integrated geographical location device, configured to provide the position, the speed, and the heading of the train as well as their respective integrity protections;
  • an additional database of cartographic data integrates railway network, identical or similar to the map database integrates rail network, configured to provide data representing the railway network in the form of segments;
  • an additional train tracking device identical or similar to the train tracking device, configured to determine an integrated and autonomous position of the train in the railway network reference system and a corresponding railway network segment identifier, from data provided by said additional cartographic database integrates and respective positions, speeds, caps and integrity protections provided by the additional geographical localization device integrates, by resolution of ambiguities of candidate segments;
  • a module for consolidating the integrity protections provided by the train tracking device and the additional train tracking device providing a consolidated segment identifier and a consolidated position on the segment, as well as the protection interval consolidated, so that the risk of non-integrity of the consolidated outputs is much smaller than the risk of non-integrity of the outputs of the two devices taken separately, the consolidated position being calculated by weighted barycentre of the position of the main device and the additional device, and the protection interval being calculated by meeting the protection intervals of the primary device and the secondary device.
  • FIG. 1 schematically illustrates an embodiment of an integrated and autonomous location system of a train in a railway network reference, according to one aspect of the invention
  • FIGS. 2 to 4 schematically illustrate how the geographical uncertainty ellipse results in the existence of several candidate segments, according to one aspect of the invention
  • FIG. 11 schematically illustrates an embodiment of a tracking device, according to one aspect of the invention.
  • FIG. 21 schematically illustrates an embodiment of an integrated and autonomous location system of a train in a railway network reference, according to one aspect of the invention.
  • FIG. 1 represents an integrated and autonomous localization system of a train in a railway network reference system comprising:
  • a geographic location device 1 integrates into a global geographic repository configured to provide the position, the speed, and the heading of the train and their respective integrity protections against dreaded events that may affect the location device geographical integrity;
  • a cartographic database 2 integrates a rail network configured to provide data representing the railway network geographically in the form of segments;
  • a train tracking device 3 configured to autonomously determine a railway network segment identifier on which the train is located, an integrated position of the train on this segment in the railway network reference system, and the associated protection interval at the position of the train on the segment from data provided by the integrated map 2 database and positions, speeds, caps and integrity protections provided by the geographic location device 1 integrates, by resolution of segment ambiguities of the railway network. From an integrated geographic location 1 (geographical position, geographical speed, geographic heading), the system performs a tracking 3 which uses a database 2 (describing the rail network) and which aims to provide the user with the identifier of the current segment with guaranteed integrity.
  • the tracking device 3 may further provide lateral deviation and course deviation measurements of the train relative to the track to the geographic location device 1, to improve its performance. These measures of deviation are integral, which is essential, because otherwise these measures could corrupt the device of geographical location 1.
  • the tracking device 3 can also provide information enabling the geographical location device 1 to maintain the integrity of its measurements, taking into account the environment of the railway. In this mode of operation, the cartographic database 2 includes descriptive elements of the environment of the railway when it is likely to corrupt the measures of the integrated tracking system.
  • the system also provides the abscissa on the segment, the speed of the train on the segment, and the direction of movement, in an integral and independent manner of the tachometer system based on the observation of the movement of the wheels.
  • the present invention applies to the railway field, and generally to all positions and speeds of rail vehicles, such as trains, streetcars, and other road construction vehicles.
  • the integrated geographical location device 1 can comprise a GNSS receiver coupled to an UMI inertial measurement unit by an integrated hybridization, for example described in the Thai patent EP 3018447.
  • railway Network Database 2 describes the network as segments, and defines the characteristics of each segment by geometric characteristics (such as the start of segment coordinates, the length of the segment, and the value of the clothoid or spline parameters). ) and chaining characteristics in the network (by example: identifying successor and predecessor segments).
  • the database 2 may also contain descriptive elements of the environment in the vicinity of the position considered.
  • the tracking device 3 receives as input the location information provided by the integrated geographical location device (geographic position, geographical speed, geographic heading, protection radii at 10 x / h and associated alarms) and uses the database to identify the current segment so that the probability that the train is not on the indicated segment, without an alarm being raised, is less than 10 x / h.
  • the integrated geographic location device 1 produces the following information:
  • the geographical location device 1 is integral in the sense that the probability (taking into account the normal, rare and abnormal events that may affect this data source) that the measurements produced by the location are outside the range of protection announced by the device 1 geographical location, without an alarm being raised, is lower than the specified risk (eg 10 6 / h).
  • IMU / GNSS hybridization provides all this information.
  • IMU / GNSS hybridization usually produces position, speed and heading angle, but also roll and pitch angles.
  • the heading plays an important role for the routing resolution, but not the roll and pitch angles.
  • the map database 2 satisfies the following conditions of integrity:
  • the chaining information is not erroneous (identifier of the segment and contiguous segments);
  • the positioning information enables the tracking device 3 to calculate the geographical position and the geographical heading of any point of the segment with an error smaller than the indicated error limits. in the description of the segment.
  • branches correspond to the different possible choices in the course of the network, here three branches (of different plots) are represented, implementing two junctions (cross box).
  • a junction is a segment of zero length that has one input and two possible outputs. The junction exists only in one direction: if the train rolls in the other direction, the junction does not create an alternative.
  • the database 2 further contains descriptive elements of the environment, when it is likely to corrupt the integrity of the device 1 geographical location integrity. For example, if one of the sensors used by the integrated geographical device 1 is a GNSS receiver, it can be corrupted by the contribution of the environment close to the position occupied by the train, particularly in a zone presenting a risk of journeys. GNSS reflected on surrounding buildings or an area presenting a risk of radio frequency interference (radiofrequency pollution near a telecommunication repeater, or a specific industrial site).
  • the descriptive elements of an area at risk of reflected paths can, for example, provide the distance and the height of the buildings with respect to the considered point of the railway, which allows the device 1 of integrated geographical location to select only the satellites GNSS whose orientation of the visual axes does not present a risk, or to modify the weighting given to the various axes in the calculation of the integral position, so as to guarantee that the protective ellipsoid is not underestimated when the train is in the vicinity of the risk zone.
  • the descriptive elements of a zone at risk of interference may be limited to the only "do not use" indication, so that the integrated geographical location source does not use the GNSS measurements in the vicinity of this zone.
  • the tracking device 3 implements rules that reflect the stress of the rails, and ambiguity resolution methods that reduce the number of possible segments among all segments of the rail network.
  • the main rules taken into account by the tracking device are as follows:
  • - R1 the train can not leave the zone of uncertainty provided by the integrated location in input. In Figure 6, only the short broken lines are possible for the true position with the risk of error given.
  • - R2 the train can not jump from a current segment to a non-adjacent segment without going through a junction. This makes it possible to benefit from the past situation: for example, as illustrated in FIG. 7, the train was previously on segment 2, so it can not now be on segment 1 even if the uncertainty of the geographical position in entry allows to be there.
  • the train can not return to a previous segment if its direction of movement has not changed. For example, in FIG. 8, if the position uncertainty grows due to a loss of GNSS signal, as shown in FIG. 9, the fact that the train has passed the top track now becomes plausible unless one knows that the direction of travel has not changed. The change of direction is monitored from the speed provided by the location source with a given risk.
  • the train can not change branch (set of successive segments) without undergoing a variation of course. If the new branch is parallel to the previous one, the heading variation is momentary (it corresponds to the passage on the switch). If the new branch is not parallel, the change of course continues. These events are monitored by the heading angle provided by the location source with a given risk.
  • the main methods of ambiguity resolution implemented in the tracking device 3 are as follows:
  • the switch resolution function when the current position and its uncertainty indicate the proximity of a switch, the switch resolution function is activated. It analyzes the successive course measurements provided by the integrated geographical location device 1 and evaluates the correlation of these measurements with the geometric heading values, along the two candidate trajectories, extracted from the cartographic database integrates 2. The length of the displacement, on which this analysis is carried out, and the decision thresholds are calculated taking into account the position and heading uncertainties produced by the device 1 of integrated geographical location as well as uncertainties of the cartographic database integrates 2, so that the probability of a bad decision is limited. When the switch is diverging (i.e. non-parallel channels at the switch output), the resolution function also analyzes the positional deviation with respect to the two candidate trajectories.
  • the tracking device 3 has several functions: first level tracking: the inputs of this function are the position, the heading and the associated protections (ellipsoid protecting the position, protection range of the heading, alarm), provided by the device 1 geographic location integrates, as well as the description of segments of the database integrates 2.
  • the first-level tracking identifies the temporal sequence of segments, and implements the referral resolution (see above) whenever necessary.
  • the first level tracking is activated at a sufficiently high frequency (typically 10 Hz) to be able to follow the sequence of segments.
  • the output of the first level tracking is the list of candidate segments, and the position on each candidate segment. In "normal" mode, this list has only one segment, depending on the level of uncertainty of the entries, the first level tracking is not always able to identify the current segment: in this case the list contains several candidates
  • the entries for this function are the list of candidates provided by the first-level tracking, the position, the speed, the heading and the associated protections, provided by the geographic location device integrates 1, as well as the description segments of the database integrates 2.
  • This function is activated at a lower rate (typically 1 Hz) because the calculation volume can be important.
  • This function analyzes the list of candidates identified by the first-level tracking and confronts it with the one built from the outputs (position and associated protection) produced by the integrated geographic location device 1, in order to detect complex cases (see figure illustrating the outgoing switch followed by an incoming switch).
  • the elimination of false candidates implements the instantaneous distance-based and heading-based resolutions, as well as the speed measurement that can detect changes of direction.
  • the implemented processes use the protection information (on the position, on the heading, on the speed, on the contents of the database) so that the probability of bad decision is limited.
  • this function calculates the operational outputs (segment identifier, segment abscissa, x-axis protection interval, direction of motion, segment velocity, speed protection interval, alarm, mode Operating). generation of deviation measurements: when the operating mode indicates "nominal", only one segment is candidate, the position on the segment is known with the associated protection interval, and the geographical direction is known with the protection interval associated. can then calculate the lateral difference between the position produced by the integrated geographical device 1 and the track, as well as the difference between the heading produced by the geographic device integrates 1 and that of the track, as well as the associated uncertainty intervals .
  • the tracking device 3 can provide this information to the geographic device integrates 1 when the tracking device 3 is in "nominal" operating mode, because in this case, the knowledge of the segment and the position on the segment, as well as its associated protection interval, allows to identify in the integrated database 2 the descriptive elements associated with the area centered on the estimated position and of length equal to twice the protection interval When the operation is not "nominal" (several segments are possible ), these descriptive elements are also provided, but considering the worst contribution offered by the candidate segments in the database. e data.
  • FIG. 10 illustrates an example of a complex situation in which the possible reversal of the direction of movement of the train must be taken into account in the tracking device.
  • FIG. 11 represents the tracking device 3.
  • the tracking 3 is divided into two parts: a first level tracking portion 3a and a second level tracking portion 3b.
  • the choice to make this tracking in two parts is mainly because the second level tracking 3b requires a lot of calculations and it must be done at a lower frequency.
  • the purpose of first level 3a tracking is: determine the curvilinear abscissa associated with all the candidate segments according to the current position resulting from the integrated geographical location and the previous curvilinear abscissae, to update all the candidate segments each time a junction is encountered thanks to the database and update the tracking mode (see below),
  • second level tracking 3b is:
  • the "init” mode is activated when there is no information on the possible candidate segments before searching for the second level tracking candidate segments 3b.
  • the “init” mode is also activated if the internal geographical location device activates its integrity alarm signal.
  • the first level tracking 3a starts from the "init" mode and is initialized either:
  • the resolution used here is the resolution in "init" mode.
  • the inputs are then the current position P provided by the geographical location solution (position, heading, speed, uncertainties) and the preceding segment (or the preceding segments), which is provided either by the "init" mode or by the list of candidate segments from the first-level tracking of the previous cycle (these segments being provided with their curvilinear abscissa), to which the segments identified by the second-level tracking 3b have been added or removed. From these entries we recalculate all the possible segments and the curvilinear abscissas associated with the current time as follows.
  • P be the current position and be a candidate segment from the previous iteration called id.
  • s be the curvilinear abscissa associated with the estimated point P1 of the candidate segment.
  • P1 we calculate the directional vector of the tangent to the segment. The vector P1 P is projected on the direction vector calculated above.
  • the value of the scalar product gives an approximation of the curvilinear abscissa (As) difference between the point P1 and the projected point P on the track.
  • We update the value of s with s s + As to recalculate a new point P1. Iterates until the dot product has become weak to obtain a new estimated position on the P2 path.
  • FIG. 12 shows the rail in short broken lines, P1 the estimated position on the segment at the previous instant, P the current position sent by the integrated geographic location and P2 the position after iteration.
  • the position P2 has a curvilinear abscissa greater than the declared length of the segment id, we search in the database integrates 2 which is the next segment. If the next segment is not a junction, move to the new segment with a new curvilinear abscissa. If the next segment is a junction, we create a new possible candidate and at the exit we have two possible segments with two curvilinear abscissa.
  • the segments S20 and S50 are the candidate segments.
  • the routing resolution is enabled.
  • the switching resolution is disabled because the uncertainty overflows on the segment S51.
  • the routing resolution can be done in three ways: by instantaneous comparison of the heading between the heading of the geographical location solution and the heading of the candidate segments to the estimated curvilinear abscissa,
  • the lateral deviation from the channel is calculated as the scalar product between the director vector perpendicular to the channel at the estimated curvilinear abscissa and the P2P vector where P2 is the estimated position on the track and P is the estimated position sent by the geographical location device.
  • a segment belongs to an ellipse
  • a change to nominal mode is also ordered.
  • the candidate segment to be supplied is the closest to the estimated position.
  • the curvilinear abscissa associated with the candidate segment will be the abscissa associated with the point of the segment that is closest to the estimated position. For the sake of simplicity, the uncertainty is that of the estimated position initially provided, even if one sees that one could do better by geometric considerations.
  • S2, S3, and S4 are candidates and belong to the same branch. So we can switch to nominal mode.
  • the segment provided for online tracking is segment 2.
  • This search is used to manage rule R1.
  • the second type of resolution in nominal and degraded mode, is a resolution on a restricted number of segments from the list of segments from the first level tracking. This is the most complex part of the algorithm.
  • the search starts from the different segments provided by the first level tracking. For each segment resulting from the first level tracking (only one in nominal mode and several in degraded mode), all of its previous and possible segments are searched. The set of possible next and previous segments belongs to the confidence ellipse provided by the integrated location device 1.
  • the confidence ellipse has a larger axis whose value for the required integrity (10-n / h) This value is deduced from the information sent by the integrated geographic location by diagonalising the position covariance matrix.
  • abscissa s and length L segment provided by the first level tracking, all preceding and following segments of the id segment, which are within one R length (in terms of curvilinear integral) of the abscissa s of the id segment, are considered included in the confidence ellipse. This is an approximation that will be completed using another method described later.
  • a segment longer than R can be contained in the confidence ellipse since the segments are not straight lines.
  • the segments and abscissae found in the previous method are supplemented by searching segments whose at least one point is contained in the ellipse using the method presented in the "init" mode. Only the next and previous segments of each segment provided by the first level tracking have retained. The following and previous segments are obtained by browsing the database from each segment provided by online tracking.
  • the direction of advancement is then determined.
  • the speed is obtained by projection of the geographical velocity vector, produced by the geographical location device, on the direction of the tangent to the segment.
  • the velocity protection interval is the interval delimited by the intersection of the speed protection ellipse, produced by the geographic location device, with the segment. The direction of travel is clearly identified when the speed modulus is greater than the half speed protection interval.
  • segments that are predecessor segments of a successor segment, or segments that are successor segments of a predecessor segment can not be candidates. Otherwise it would mean that the train has changed meaning (see example below): this is the rule R3. For this reason, these segments are not searched for in the method described above.
  • the segments S60 and S61 become candidates and the segment S61 is added to the list of candidates of the tracking list of first level. Indeed imagine that the real position is represented by the yellow star and the train goes in the other direction through S61. If S61 is not a candidate, the referral is not resolved and the train is not indicated on the correct segment.
  • the segments compatible with the heading produced by the integrated geographic location device are identified. This must be between the minimum cap and the maximum cap of the candidate segment portion. These minimum and maximum bounds must take into account the uncertainty of the heading of the integrated geographical location device as well as the uncertainty of the integrated cartographic database.
  • a segment can only be a candidate if its previous segment has already been a candidate.
  • This algorithm makes it possible to manage the rule R4 on the variation of heading.
  • This algorithm can be supplemented by a monitoring of the temporal variation of the heading of the integrated geographical location device.
  • First-level tracking identified candidate segments S20 and S50.
  • Second level tracking candidates after applying the previous selection methods, are S18, S20, S50 and S21.
  • S51 is not a candidate because its course is not compatible with the course of the integrated geographic localization device.
  • S53 can not be candidate, although its course be compatible.
  • the switch S19 is solved correctly by selecting the branch S20 and S21.
  • the search for candidate segments thus contributes to resolving referrals. It allows to return to "nominal” mode by removing the segments that are no longer candidates, and it updates the list of segments online (transition [C]).
  • tracking reduces position uncertainty by eliminating non-candidate segments. compatible geographic location data via the rules mentioned above (including using the heading of the database).
  • the filter of the geographical location device can be adjusted using a measurement of position provided by the tracking. This position measurement makes it possible to reduce the position uncertainty.
  • the system can be used alone, for criticality applications of the order of 10 5 / h to 10 7 / h.
  • a "catastrophic" criticality service (10 9 / h at 10 1 / h)
  • two homogeneous geographical location devices 1, 1 bis each using an integrated device that is dissimilar to the other as shown in FIG. figure 21.
  • a consolidation module 4 of the "com / mon” type then consolidates the outputs of the two tracking devices, similar to what is done in critical aeronautical systems, for example the consolidated position is a weighted center of gravity between the position of the main device and that of the additional device and whose protection interval consists of the meeting of the protection intervals of the main device and the secondary device.
  • FIG. 21 An example of FIG. 21 consists of a device 1, 2, 3
  • the database can be a common mode.
  • the source of the device 1, 2, 3 uses the measurements of deviation from the path produced by the tracking device, whereas the source of the device bis 1 bis, 2bis, 3bis does not use the measurements. from gap to track.
  • the accuracy of the device bis is less, but it is partly compensated by the fact that the protective radii of the bis device are calculated for a lower criticality (10 3 / h instead of 10 6 / h).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

Système de localisation intègre et autonome d'un train dans un référentiel de réseau ferroviaire comprenant : - un dispositif (1) de localisation géographique intègre, - une base de données (2) cartographiques intègre du réseau ferroviaire, et - un dispositif (3) de pistage du train.

Description

Système de localisation intègre et autonome d'un train dans un
référentiel de réseau ferroviaire
La présente invention porte sur un système de localisation intègre et autonome d'un train dans un référentiel de réseau ferroviaire.
Il est connu des systèmes de localisation d'un train sur un réseau ferré par des infrastructures au sol dédiées, qui garantissent l’intégrité de la localisation, i.e. que le risque que le train ne soit pas sur le tronçon indiqué est plus petit qu’une limite acceptable. Cette limite est liée au risque d’événement grave, comme une collision ou un déraillement, et à la capacité du système de régulation du trafic ferroviaire. Ces dispositifs ont un coût très élevé.
Les solutions non autonomes nécessitent des infrastructures sol qui ont un coût de maintenance élevé. Le coût de la signalisation par la voie de type ETCS L2 est d'environ 200 K€ par km de voie, son déploiement est donc limité aux lignes à fort trafic. La présente solution a un coût très inférieur selon le niveau d'intégrité envisagé, ce qui permet de réhabiliter des lignes du réseau secondaire à moindre frais.
Il existe également des dispositifs de localisation géographique, intègres et autonomes. On entend par localisation géographique, la localisation d'un mobile dans un référentiel lié à la Terre, tel les longitude, latitude, et altitude; par intègre l'association à la localisation d'un intervalle de protection d'intégrité ou ellipsoïde d’erreur et d'un signal d’alarme (le risque que la position indiquée soit en dehors de l’ellipsoïde, sans qu’une alarme ne soit levée, est plus petit qu’une limite acceptable) ; et par autonome la non utilisation d’infrastructures dédiées.
Un dispositif à base de récepteur GNSS et d'unité de mesure inertielle UMI est un exemple de ce type de dispositif de localisation géographique, intègre et autonome. Par exemple, le brevet européen EP 3018447B1. Pour ce type de dispositif, le service fourni ne localise pas le train avec une garantie d’intégrité: dès que l’ellipsoïde d’erreur est plus grand que la demie-distance entre les voies ferrées, on ne plus localiser le train sur le réseau ferré de manière sûre.
Un but de l'invention est de pallier les problèmes précédemment cités.
Il est proposé, selon un aspect de l'invention, un système localisation intègre et autonome d'un train dans un référentiel de réseau ferroviaire comprenant :
- un dispositif (1 ) de localisation géographique intègre dans un référentiel géographique global comprenant une centrale inertielle, un récepteur GNSS, et un module d'hybridation des mesures fournies par la centrale inertille et le récepteur GNSS configuré pour fournir les trois coordonnées de position, les trois composantes de vitesse, et l'angle de cap du train dans le référentiel géographique global ainsi que leurs intervalles de protection d'intégrité respectives vis-à-vis d'événements redoutés pouvant affecter le dispositif de localisation géographique intègre, afin que la probabilité que la position ou la vitesse ou l'angle de cap soit à l'extérieur des intervalles de protection d'intégrité soit inférieure à une fois tous les millions d'heures ;
- une base de données (2) cartographiques intègre du réseau ferroviaire configurée pour fournir des données représentant géographiquement le réseau ferroviaire sous forme de segments ; et des informations représentatives de zones de l'environnement de la voie ferrée présentant un risque de trajets GNSS réfléchis pour maintenir l'intégrité du dispositif de localisation géographique ; et
- un dispositif (3) de pistage du train configuré pour déterminer de manière autonome un identifiant de segment de réseau ferroviaire sur lequel se trouve le train, une position intègre du train sur ce segment dans le référentiel de réseau ferroviaire, et l'intervalle de protection associé à la position du train sur le segment à partir de données fournies par la base de données cartographiques intègre et des positions, vitesses, caps et protections d'intégrité fournies par le dispositif de localisation géographique intègre, par résolution d'ambiguïtés de segments candidats, afin que la probabilité que le train ne soit pas à l'endroit indiqué du réseau ferroviaire soit inférieure à une fois tous les millions d'heures, le dispositif de pistage étant configuré pour fournir rétroactivement, au cours du déplacement du train, au dispositif de localisation géographique intègre lesdites informations représentatives de zones de l'environnement de la voie ferrée présentant un risque de trajets GNSS réfléchis ;
le dispositif de localisation géographique intègre étant configuré pour utiliser soit uniquement les satellites GNSS dont la direction de l'axe à vue ne présente pas de risque de trajets réfléchis à localisation du train, soit pour modifier la pondération donnée aux différents satellites GNSS utilisés à la localisation du train.
Un tel système fournit le service de localisation intègre dans le référentiel d’intérêt, et non dans le référentiel géographique initial. Il permet ainsi de valoriser des dispositifs à coût réduit à base d’UMI et de GNSS, qui fournissent un service d’intégrité dans un référentiel géographique, et d'avoir une excellente disponibilité du système indépendamment des conditions climatiques.
Ainsi, si le dispositif de localisation géographique utilise un ou plusieurs capteurs dont les mesures sont susceptibles d'être corrompues par l’environnement de la voie ferrée, la rétroaction permet de réduire ce risque. Par exemple pour un capteur de type GNSS, les mesures, issues de satellites pour lesquels la configuration géométrique des objets à proximité de la voie présente un risque d’altération, peuvent être ignorées a priori, de manière à ne pas compromettre l’intégrité du dispositif de localisation géographique.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de pistage est configuré pour fournir rétroactivement, au dispositif de localisation géographique intègre, des mesures intègres d'écart latéral et d'écart de cap du train par rapport à la voie ferrée du réseau ferroviaire, le module d'hybridation étant configuré pour prendre en compte ces dites mesures. Ainsi, le dispositif de localisation géographique peut bénéficier de mesures supplémentaires, qui sont susceptibles d’améliorer sa performance, sans compromettre son intégrité.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de pistage est configuré pour :
- éliminer les segments candidats non contenus au moins en partie dans les intervalles de protection fournis par le dispositif de localisation géographique intègre,
- comparer l’angle de cap fourni par le dispositif de localisation géographique intègre et l’angle de cap des segments de la base de données compatibles avec le chaînage du réseau ferroviaire, et
- sélectionner les segments compatibles avec l'intervalle de protection de l'angle de cap fourni par le dispositif de localisation géographique intègre, et dont le segment suivant ou le segment précédent selon la direction d’avancement a déjà été un segment candidat.
Ainsi, le dispositif est capable de réduire, de manière sûre, le nombre de segments candidats, jusqu’à discriminer le seul vrai segment sur lequel se trouve le train.
On appelle segment candidat, un segment qui a déjà été sélectionné par le dispositif de pistage par une des méthodes citées précédemment. L’ensemble des segments candidats est mémorisé d’un cycle de calcul à l’autre pour déterminer les segments candidats du prochain cycle de calcul qui dépendent des segments candidats du cycle de calcul précédent et des nouvelles données fournies par le dispositif de localisation géographique intègre comme détaillé ultérieurement.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de pistage est configuré pour effectuer une corrélation le long de l’abscisse curviligne entre les angles de cap successifs fournis par le dispositif de localisation géographique intègre et les caps successifs pris par chacun des segments candidats, de manière à sélectionner un segment unique.
Ainsi, le dispositif de pistage est capable de discriminer le vrai segment des autres segments candidats lorsque ceux-ci suivent des trajectoires différentes en cap.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de pistage est configuré pour déterminer une vitesse et un sens de déplacement intègres du train, par projection sur la direction du segment courant de la vitesse et son intervalle de protection, fournis par le dispositif de localisation intègre.
Ainsi, le dispositif de pistage fournit des informations supplémentaires, en plus de G information de positionnement. La fiabilité des informations de vitesse et de sens de déplacement est essentielle pour le contrôle du train et la gestion du trafic.
Selon un mode de réalisation, lesdites données représentant le réseau ferroviaire sous forme de segments comprennent pour chaque segment les coordonnées de position et l'angle de cap du point initial du segment dans le référentiel géographique global, la longueur du segment, la valeur d'un paramètre représentatif de la courbure et de sa variation, et la valeur de paramètres de chaînage du segment avec d'autres segments, et les valeurs des limites de l’erreur de position et de l’erreur de cap de ce segment.
Ainsi, un faible nombre de paramètres permet de représenter une longueur significative du réseau ferroviaire. La représentation choisie permet notamment de calculer avec précision les coordonnées de position géographique et l’angle de cap de n’importe quel point appartenant au segment, à partir de son abscisse curviligne. Selon un mode de réalisation, le dispositif de pistage comprend, pour effectuer la résolution d'ambiguïtés des segments candidats :
- un module configuré pour réaliser une fonction de résolution instantanée basée sur la distance ; et/ou
- un module configuré pour réaliser une fonction de résolution instantanée basée sur le cap ; et/ou
- un module configuré pour réaliser une fonction de résolution d'aiguillage.
Ainsi, on profite de toutes les caractéristiques géométriques de la voie ferrée pour se repérer.
Dans un mode de réalisation, le système comprend, en outre : un dispositif additionnel de localisation géographique intègre dans un référentiel géographique global, différent du dispositif de localisation géographique intègre, configuré pour fournir la position, la vitesse, et le cap du train ainsi que leurs protections d'intégrité respectives ;
une base additionnelle de données cartographiques intègre du réseau ferroviaire, identique ou similaire à la base de données cartographiques intègre du réseau ferroviaire, configurée pour fournir des données représentant le réseau ferroviaire sous forme de segments ;
un dispositif additionnel de pistage du train, identique ou similaire au dispositif de pistage du train, configuré pour déterminer une position intègre et autonome du train dans le référentiel de réseau ferroviaire et un identifiant de segment de réseau ferroviaire correspondant, à partir de données fournies par ladite base de données additionnelle cartographiques intègre et des positions, vitesses, caps et protections d'intégrité respectives fournies par le dispositif additionnel de localisation géographique intègre, par résolution d'ambiguïtés de segments candidats ; et
un module de consolidation des protections d'intégrités fournies par le dispositif de pistage du train et le dispositif additionnel de pistage du train fournissant un identifiant de segment consolidé et une position consolidée sur le segment, ainsi que l’intervalle de protection consolidée, de sorte que le risque de non intégrité des sorties consolidées soit bien plus petit que le risque de non intégrité des sorties des deux dispositifs pris séparément, la position consolidée étant calculée par barycentre pondéré de la position du dispositif principal et du dispositif additionnel, et l’intervalle de protection étant calculé par la réunion des intervalles de protection du dispositif principal et du dispositif secondaire.
On entend par identique ou similaire, un élément supposé être identique mais réalisé par deux entités différentes, comme la base de données qui est supposée identique mais peut être réalisée par deux entités différentes et contenir quelques malencontreuses différences.
L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 illustre schématiquement un mode de réalisation d'un système de localisation intègre et autonome d'un train dans un référentiel de réseau ferroviaire, selon un aspect de l'invention ;
- les figures 2 à 4 illustrent schématiquement comment l’ellipse d’incertitude géographique entraîne l’existence de plusieurs segments candidats, selon un aspect de l'invention ;
- les figures 5 à 10 illustrent schématiquement les règles prise en compte par le dispositif de pistage, selon un aspect de l'invention ;
- la figure 11 illustre schématiquement un mode de réalisation d'un dispositif de pistage, selon un aspect de l'invention ;
- les figures 12 à 20 illustrent schématiquement fonctionnement du dispositif de pistage, selon un aspect de l'invention ;
- la figure 21 illustre schématiquement un mode de réalisation d'un système de localisation intègre et autonome d'un train dans un référentiel de réseau ferroviaire, selon un aspect de l'invention.
Sur l'ensemble des figures, les éléments ayant des références identiques sont similaires. Dans la présente description, les modes de réalisation décrits sont nullement limitatifs, et les caractéristiques et fonctions bien connues de l'homme du métier ne sont pas décrites en détails. La figure 1 représente un système de localisation intègre et autonome d'un train dans un référentiel de réseau ferroviaire comprenant :
- un dispositif 1 de localisation géographique intègre dans un référentiel géographique global configuré pour fournir la position, la vitesse, et le cap du train ainsi que leurs protections d'intégrité respectives vis-à-vis d'événements redoutés pouvant affecter le dispositif de localisation géographique intègre ;
- une base de données 2 cartographiques intègre du réseau ferroviaire configurée pour fournir des données représentant géographiquement le réseau ferroviaire sous forme de segments ; et
- un dispositif 3 de pistage du train configuré pour déterminer de manière autonome un identifiant de segment de réseau ferroviaire sur lequel se trouve le train, une position intègre du train sur ce segment dans le référentiel de réseau ferroviaire, et l'intervalle de protection associé à la position du train sur le segment à partir de données fournies par la base de données 2 cartographiques intègre et des positions, vitesses, caps et protections d'intégrité fournies par le dispositif 1 de localisation géographique intègre, par résolution d'ambiguïtés de segments du réseau ferroviaire. A partir d’une localisation géographique intègre 1 (position géographique, vitesse géographique, cap géographique), le système réalise un pistage 3 qui utilise une base de données 2 (décrivant le réseau ferré) et qui a pour finalité de fournir à l’utilisateur l’identifiant du segment courant avec une intégrité garantie.
Le dispositif de pistage 3 peut en outre fournir des mesures d’écart latéral et d'écart de cap du train par rapport à la voie ferrée au dispositif de localisation géographique 1 , pour améliorer sa performance. Ces mesures d’écart sont intègres, ce qui est essentiel, car sinon ces mesures pourraient corrompre le dispositif de localisation géographique 1. Le dispositif de pistage 3 peut également fournir des informations permettant au dispositif de localisation géographique 1 de maintenir l’intégrité de ses mesures, en tenant compte de l’environnement de la voie ferrée. Dans ce mode de fonctionnement, la base de données cartographique 2 comprend des éléments descriptifs de l’environnement de la voie ferrée lorsque celui-ci est susceptible de corrompre les mesures du système de localisation intègre.
Le système fournit aussi l’abscisse sur le segment, la vitesse du train sur le segment, et le sens du déplacement, de manière intègre et indépendante du système tachymétrique basé sur l’observation du mouvement des roues.
Ainsi, on part d'une localisation intègre, comme illustré sur la figure 2, et grâce à la base de données 2 on passe à une incertitude de protection représentée par les traits interrompus courts de la figure 3.
Grâce au dispositif de pistage 3, on passe à une incertitude de position représentée par les traits interrompus courts de la figure 4.
La présente invention s'applique au domaine ferroviaire, et d'une manière générale à toutes les positions et vitesses de véhicules sur rails, tels les trains, tramways, et autres véhicules de chantier sur rails.
Le dispositif 1 de localisation géographique intègre peut comprendre un récepteur GNSS couplé à une unité de mesure inertielle UMI par une hybridation intègre par exemple décrite dans le brevet Thaïes EP 3018447.
La base de données 2 du réseau ferroviaire décrit le réseau sous forme de segments, et définit les caractéristiques de chaque segment par des caractéristiques géométriques (comme les coordonnées du début de segment, la longueur du segment et la valeur des paramètres de clothoïde ou de spline) et les caractéristiques de chaînage dans le réseau (par exemple : identifiant des segments successeurs et prédécesseurs). Dans un mode d’utilisation, la base de données 2 peut aussi contenir des éléments descriptifs de l’environnement au voisinage de la position considérée. Le dispositif de pistage 3 reçoit en entrée les informations de localisation fournies par le dispositif de localisation géographique intègre (position géographique, vitesse géographique, cap géographique, rayons de protection à 10 x/h et alarmes associés) et utilise la base de données pour identifier le segment courant de sorte que la probabilité que le train ne se trouve pas sur le segment indiqué, sans qu’une alarme ne soit levée, est inférieur à 10 x/h.
Le dispositif 1 de localisation géographique intègre produit les informations suivantes :
- la position géographique (longitude, latitude, altitude) ;
- les paramètres de l’ellipsoïde de protection de la position à 10 x/h (composantes Nord, Est, Vertical, Nord/Est, Nord/Vertical, Est/Vertical) ;
- l'angle de cap géographique ;
- Intervalle protégeant le cap à 10-x/h ;
- la vitesse géographique (vitesse Nord, vitesse Est, vitesse Verticale) ;
- les paramètres de l’ellipsoïde protégeant la vitesse à 10 x/h ; et
- le signal d’alarme (indiquant que l’intégrité n’est plus assurée). Le dispositif 1 de localisation géographique est intègre dans le sens où la probabilité (en prenant en compte les événements normaux, rares et anormaux pouvant affecter cette source de données) que les mesures produites par la localisation soient hors du domaine de protection annoncée par le dispositif 1 de localisation géographique, sans qu’une alarme ne soit levée, est inférieure au risque spécifié (par exemple 10 6/h).
Le brevet Thaïes EP3018447 décrit un exemple d’hybridation IMU/GNSS fournissant toutes ces informations. Généralement une hybridation IMU/GNSS produit usuellement la position, la vitesse et l’angle de cap, mais aussi les angles de roulis et de tangage. Dans la présente invention le cap joue un rôle important pour la résolution d’aiguillage, mais pas les angles de roulis et tangage.
A noter que, le train évoluant sur un terrain localement plan, le volume ou intervalle de protection se ramène localement à l’intersection de l’ellipsoïde avec ce plan (ce qui est une ellipse). La base de données cartographiques 2 satisfait les conditions d’intégrité suivantes :
- pour chaque segment du réseau ferroviaire décrit dans la base de données, les informations de chaînage ne sont pas erronées (identifiant du segment et des segments contigus) ; et
- pour chaque segment décrit dans la base de données, les informations de positionnement permettent au dispositif de pistage 3 de calculer la position géographique et le cap géographique de n’importe quel point du segment avec une erreur plus petite que les limites d’erreurs indiquées dans le descriptif du segment.
Plus rigoureusement, ces conditions sont tenues avec un risque donné: par exemple si le risque de non-intégrité de la base de données est 10 6/h, et que le nombre moyen de segments visités par le train est 100 segment/heure, alors on tolère un taux d’erreur de 108/segment.
Sur la figure 5, les segments correspondent aux portions entre les croix.
Les branches correspondent aux différents choix possibles dans le parcours du réseau, ici trois branches (de différents tracés) sont représentées, mettant en œuvre deux jonctions (croix encadrée).
Une jonction est un segment de longueur nulle qui a une entrée et deux sorties possibles. La jonction n’existe que dans un sens: si le train roule dans l’autre sens, la jonction ne crée pas d’alternative. Dans un mode de réalisation, la base de données 2 contient en outre des éléments descriptifs de l’environnement, lorsque celui-ci est susceptible de corrompre l’intégrité du dispositif 1 de localisation géographique intègre. Par exemple, si l’un des capteurs utilisés par le dispositif 1 géographique intègre est un récepteur GNSS, il peut être corrompu par la contribution de l’environnement proche de la position occupée par le train, notamment dans une zone présentant un risque de trajets GNSS réfléchis sur des bâtiments environnants ou une zone présentant un risque d’interférences radiofréquences (pollution radiofréquence à proximité d’un réémetteur de télécommunication, ou d’un site industriel spécifique). Les éléments descriptifs d’une zone à risque de trajets réfléchis peuvent, par exemple, fournir la distance et la hauteur des bâtiments par rapport au point considéré de la voie ferrée, ce qui permet au dispositif 1 de localisation géographique intègre de sélectionner seulement les satellites GNSS dont l’orientation des axes à vue ne présente pas de risque, ou de modifier la pondération donnée aux différents axes dans le calcul de la position intègre, de manière à garantir que l’ellipsoïde de protection n’est pas sous-estimé lorsque le train est au voisinage de la zone à risque. Les éléments descriptifs d’une zone à risque d’interférence peuvent être limités à la seule indication "ne pas utiliser”, de manière à ce que la source de localisation géographique intègre n’utilise pas les mesures GNSS au voisinage de cette zone.
Le dispositif de pistage 3 met en œuvre des règles qui traduisent la contrainte des rails, et des méthodes de résolution d’ambiguïté qui permettent de réduire le nombre de segments possibles parmi tous les segments du réseau ferroviaire.
Les principales règles prise en compte par le dispositif de pistage sont les suivantes :
- R1 : le train ne peut pas sortir de la zone d’incertitude fourni par la localisation intègre en entrée. Sur la figure 6, seuls les traits interrompus courts sont possibles pour la position vraie avec le risque d’erreur donnée. - R2 : le train ne peut pas sauter d’un segment courant à un segment non adjacent sans passer par une jonction. Ceci permet de tirer bénéfice de la situation passée: par exemple, comme illustré sur la figure 7, le train était précédemment sur le segment 2, alors il ne peut pas être maintenant sur le segment 1 même si l’incertitude de la position géographique en entrée permet d’y être.
- R3 : Le train ne peut pas revenir sur un segment précédent si son sens de déplacement n’a pas changé. Par exemple, sur la figure 8, si l'incertitude de position grandit suite à une perte de signal GNSS, comme illustré sur la figure 9, le fait que le train soit passé sur la voie du dessus devient maintenant plausible sauf si l’on sait que la direction de déplacement n’a pas changé. Le changement de direction est surveillé à partir de la vitesse fournie par la source de localisation avec un risque donné.
- R4 : Le train ne peut pas changer de branche (ensemble de segments successifs) sans subir une variation de cap. Si la nouvelle branche est parallèle à la précédente, la variation de cap est momentanée (elle correspond au passage sur l’aiguillage). Si la nouvelle branche n’est pas parallèle, le changement de cap perdure. Ces événements sont surveillés grâce à l’angle de cap fourni par la source de localisation avec un risque donné.
Les principales méthodes de résolution d’ambiguïté implantées dans le dispositif de pistage 3 sont les suivantes :
- résolution instantanée basée sur la distance : les segments (décrits dans la base de données 2) dont les positions sont à l’extérieur de l’ellipse d’intégrité fournie par le dispositif 1 de localisation géographique intègre sont écartés. L’incertitude de la base de données cartographiques intègre 2 est également prise en compte dans cette décision. - résolution instantanée basée sur le cap : les segments candidats dont l’intervalle de cap n’a pas d’intersection avec l’intervalle de cap fourni par le dispositif 1 de localisation géographique intègre sont écartés. L’incertitude de la base de données cartographiques intègre 2 est également prise en compte dans cette décision.
- résolution d’aiguillage : lorsque la position courante et son incertitude indique la proximité d’un aiguillage, la fonction de résolution d’aiguillage est activée. Elle analyse les mesures de cap successives fournies par le dispositif 1 de localisation géographique intègre et évalue la corrélation de ces mesures avec les valeurs de cap géométrique, le long des deux trajectoires candidates, extraites de la base de données cartographiques intègre 2. La longueur du déplacement, sur laquelle est effectuée cette analyse, et les seuils de décision sont calculées en tenant compte des incertitudes de position et de cap produites par le dispositif 1 de localisation géographique intègre ainsi que des incertitudes de la base de données cartographiques intègre 2, de sorte que la probabilité de mauvaise décision est bornée. Lorsque l’aiguillage est divergent (i.e. voies non parallèle en sortie d’aiguillage), la fonction de résolution analyse également l’écart de position par rapport aux deux trajectoires candidates.
Le dispositif de pistage 3 comporte plusieurs fonctions : - pistage de premier niveau : les entrées de cette fonction sont la position, le cap et les protections associées (ellipsoïde protégeant la position, intervalle de protection du cap, alarme), fournis par le dispositif 1 de localisation géographique intègre, ainsi que la description des segments de la base de données intègre 2. Le pistage de premier niveau identifie l’enchainement temporel des segments, et met en œuvre la résolution d’aiguillage (voir ci-avant) chaque fois que nécessaire. Le pistage de premier niveau est activé à une fréquence suffisamment élevée (typiquement 10 Hz) pour pouvoir suivre l’enchainement des segments. La sortie du pistage de premier niveau est la liste des segments candidats, et la position sur chaque segment candidat. En mode "normal”, cette liste comporte un seul segment. Suivant le niveau d’incertitude des entrées, le pistage de premier niveau n’est pas toujours en mesure d’identifier le segment courant : dans ce cas la liste comporte plusieurs candidats
pistage de deuxième niveau : les entrées de cette fonction sont la liste de candidats fournies par le pistage de premier niveau, la position, la vitesse, le cap et les protections associées, fournis par le dispositif de localisation géographique intègre 1 , ainsi que la description des segments de la base de données intègre 2. Cette fonction est activée à plus basse cadence (typiquement 1 Hz) car le volume de calcul peut être important. Cette fonction analyse la liste de candidats identifiés par le pistage de premier niveau et la confronte à celle construite à partir des sorties (position et protection associée) produites par le dispositif de localisation géographique intègre 1 , afin de détecter les cas complexes (voir la figure illustrant l’aiguillage sortant suivi d’un aiguillage entrant). L’élimination des faux candidats met en œuvre les résolutions instantanées basées sur la distance et basées sur le cap, ainsi que la mesure de vitesse qui permet de détecter les changements de direction. Les traitements mis en œuvre utilisent les informations de protection (sur la position, sur le cap, sur la vitesse, sur le contenu de la base de données) pour que la probabilité de mauvaise décision soit bornée. En cas de démarrage à froid, l’ensemble des segments de la base de données intègre 2 sont candidats. production des sorties et indicateurs associés : cette fonction calcule les sorties opérationnelles (identifiant du segment, abscisse sur le segment, intervalle de protection de l’abscisse, sens du mouvement, vitesse sur le segment, intervalle de protection de la vitesse, alarme, mode de fonctionnement). production des mesures d’écart: lorsque le mode de fonctionnement indique "nominal”, un seul segment est candidat, la position sur le segment est connue avec l’intervalle de protection associé, et le cap géographique est connu avec l’intervalle de protection associé. On peut alors calculer l’écart latéral entre la position produite par le dispositif géographique intègre 1 et la voie, ainsi que l’écart entre le cap produit par le dispositif géographique intègre 1 et celui de la voie, ainsi que les intervalles d’incertitude associés.
- production d’éléments descriptifs de l’environnement de la voie ferrée : si la base de données intègre 2 contient aussi une description des éléments d’environnement susceptibles de corrompre l’intégrité du dispositif géographique intègre 1 , le dispositif de pistage 3 peut fournir cette information au dispositif géographique intègre 1 lorsque le dispositif de pistage 3 est en mode de fonctionnement "nominal”. En effet, dans ce cas, la connaissance du segment et de la position sur le segment, ainsi que son intervalle de protection associé, permet d’identifier dans la base de données intègre 2 les éléments descriptifs associés à la zone centrée sur la position estimée et de longueur égale à deux fois l’intervalle de protection. Lorsque le fonctionnement n'est pas "nominal" (plusieurs segments sont possibles), on fournit également ces éléments descriptifs, mais en considérant la pire contribution offerte par les segments candidats dans la base de données.
La figure 10 illustre un exemple de situation complexe, dans lequel la possible inversion du sens de déplacement du train doit être prise en compte dans le dispositif de pistage.
La figure 11 représente le dispositif de pistage 3.
Le pistage 3 est découpé en deux parties: une partie pistage de premier niveau 3a et une partie pistage de deuxième niveau 3b. Le choix de réaliser ce pistage 3 en deux parties tient surtout au fait que le pistage de deuxième niveau 3b nécessite beaucoup de calculs et qu’il faut le réaliser à une fréquence plus basse. Le but du pistage de premier niveau 3a est de : déterminer l’abscisse curviligne associée à tous les segments candidats en fonction de la position courante issue de la localisation géographique intègre et des abscisses curvilignes précédentes, de mettre à jour l’ensemble des segments candidats à chaque fois qu’une jonction est rencontrée grâce à la base de données et de mettre à jour le mode de pistage (voir plus bas),
de résoudre les aiguillages sous certaines conditions (voir plus bas), d'élaborer les écarts entre la position et le cap, produits par le module de localisation géographique, et la position et le cap calculés à partir la base de données, et les fournir à la localisation géographique intègre lorsqu’un seul segment est candidat, et
de fournir un ensemble de segments candidats et des abscisses curvilignes associées au pistage de deuxième niveau 3b. Le but du pistage de deuxième niveau 3b est de :
- déterminer l’ensemble des segments possibles en utilisant :
o l’incertitude associée à la position de localisation géographique intègre, et
o l’ensemble des segments possibles fournis par le pistage en ligne,
- utiliser les différents paramètres de localisation géographique et leurs incertitudes associées pour réduire l’ensemble des candidats potentiels afin de résoudre les jonctions potentielles,
- fournir à la localisation géographique intègre une mesure de position géographique calculée à partir la base de données, si la position produite par le dispositif de pistage s’avère avoir une meilleure incertitude que celle produite par le module de localisation intègre. Il s’agit là d’une fonctionnalité supplémentaire, qui offre une possibilité de recalage ponctuel du dispositif de localisation géographique, ce qui permet d’améliorer sa performance, et par conséquent d’améliorer la disponibilité à venir du dispositif de pistage,
- fournir à l’utilisateur final :
o l’ensemble des segments possibles et les abscisses curvilignes minimales et maximales associées, o la position estimée,
o la ou les abscisses curvilignes estimées en fonction du mode de pistage. On distingue trois modes dans le pistage :
- un mode nominal dans lequel toutes les jonctions ont été résolues et le pistage est capable de fournir :
o un seul segment estimé et une abscisse curviligne associée, o une incertitude traduite par les abscisses curvilignes minimales et maximales sur ce segment, ou par un ensemble de plusieurs segments avec leurs abscisses curvilignes minimales et maximales si l’incertitude s’étend sur plusieurs segments contigus.
- un mode "dégradé" et un mode "init" dans lesquels le pistage est capable de fournir :
o plusieurs segments estimés et plusieurs abscisses curvilignes associées,
o une incertitude traduite par un ensemble de segments avec leurs abscisses curvilignes minimales et maximales.
Le mode "init" est activé lorsqu'on a aucune information sur les segments candidats possibles avant la recherche des segments candidats du pistage de deuxième niveau 3b. Le mode "init" est également activé si le dispositif de localisation géographique interne active son signal d’alarme d’intégrité.
Le pistage de premier niveau 3a part du mode "init" et est initialisé soit :
- à partir d'une aide externe, fournissant un segment, d’une abscisse curviligne associée et de l’incertitude associée à cette abscisse (init),
- à partir de la fourniture d’un segment, d’une abscisse et d’une incertitude associée issue de la fonction recherche des segments candidats. Il y a différents types de résolutions de segments comme explicité ci-après: la résolution employée ici est la résolution en mode "init".
En sortie de mode "init" on dispose d’un segment, d’une abscisse curviligne et d’une incertitude associée. On entre alors en mode nominal.
Les entrées sont alors la position courante P fournie par la solution de localisation géographique (position, cap, vitesse, incertitudes) et le segment précédent (ou les segments précédents), qui est fourni soit par le mode "init" soit par la liste de segments candidats issus du pistage de premier niveau du cycle précédent (ces segments étant fournis avec leurs abscisses curvilignes), à laquelle on a ajouté ou enlevé les segments identifiés par le pistage de deuxième niveau 3b. A partir de ces entrées on recalcule l’ensemble des segments possibles et les abscisses curvilignes associées au temps courant comme suit.
Soit P la position courante et soit un segment candidat issu de l’itération précédente que l’on nomme id. Soit s l’abscisse curviligne associée au point estimé P1 du segment candidat. En P1 on calcule le vecteur directeur de la tangente au segment. On projette le vecteur P1 P sur le vecteur directeur calculé plus haut. La valeur du produit scalaire donne une approximation de l'écart d’abscisse curviligne (As) entre le point P1 et le point P projeté sur la voie. On actualise la valeur de s avec s = s + As pour recalculer un nouveau point P1. On itère jusqu’à ce que le produit scalaire soit devenu faible pour obtenir une nouvelle position estimée sur la voie P2. Sur la figure 12, on représente le rail en traits interrompus courts, P1 la position estimée sur le segment à l’instant précédent, P la position courante envoyée par la localisation géographique intègre et P2 la position après itération.
Si la position P2 a une abscisse curviligne supérieure à la longueur déclarée du segment id, on recherche dans la base de données intègre 2 quel est le segment suivant. Si le segment suivant n’est pas une jonction, on passe sur le nouveau segment avec une nouvelle abscisse curviligne. Si le segment suivant est une jonction, on crée un nouveau candidat possible et en sortie on a deux segments possibles avec deux abscisses curvilignes.
La résolution d’aiguillage dans le pistage en ligne 3a n’est réalisée que si :
- on est en mode dégradé (en mode nominal, il n’y a rien à résoudre et en mode "init" c’est le pistage de deuxième niveau 3b qui réalise le travail),
- et si la position et son incertitude sont entièrement contenues dans les segments candidats. En effet dans le cas contraire, on pourrait aboutir à des conclusions erronées: comme dans l'exemple qui suit illustré par les figures 13 et 14.
Sur l’exemple des figures 13 et 14, les segments S20 et S50 sont les segments candidats. Dans la première configuration de la figure 13, la résolution d'aiguillage est activée. Dans la seconde configuration de la figure 14 la résolution d'aiguillage est désactivée car l’incertitude déborde sur le segment S51. Dans la seconde configuration, on risque de choisir le segment 20 car le cap de position vraie est cohérent avec le segment 20 et que les deux segments candidats sont les segments 20 et 50.
La résolution d’aiguillage peut se faire de trois manières : par comparaison instantanée du cap entre le cap de la solution de localisation géographique et le cap des segments candidats à l’abscisse curviligne estimée,
en regardant si un seul segment est contenu dans l’ellipse de confiance, et
par corrélation entre les caps successifs issus du module de localisation géographique intègre et les caps successifs pris par chacun des segments candidats sur une longueur donnée, ceci permet de supprimer l’erreur de cap liée à l’incertitude de position. A l’issue de la résolution d’aiguillage, on a à disposition un ensemble de segments candidats et leurs abscisses curvilignes associées qu'il est possible de transmettre au pistage de deuxième niveau. En mode nominal lorsque la position estimée et l’incertitude sont contenues dans le segment candidat, on peut calculer les mesures de pistage. Il s’agit de l’écart latéral par rapport à la voie et du cap estimé à l’abscisse curviligne estimée. Ces informations sont envoyées au dispositif de localisation géographique intègre avec leurs incertitudes associées L’incertitude dépend de la précision de la base de données et de l’incertitude sur l’abscisse curviligne.
L’écart latéral par rapport à la voie est calculé comme le produit scalaire entre le vecteur directeur perpendiculaire à la voie à l’abscisse curviligne estimée et le vecteur P2P où P2 est la position estimée sur la voie et P est la position estimée envoyée par le dispositif de localisation géographique.
Ci-suit le détail de la résolution des segments candidats.
La résolution en mode "init" ne fait pas d’hypothèse sur les segments pouvant être candidats.
On part d’une estimation de position et de son ellipse de confiance issue de la localisation intègre : croix et ellipse en traits pleins sur la figure 15 dans le schéma ci-dessous. Pour tous les segments de la base de données intègre 2 (tous les segments sont de potentiels candidats), on recherche ceux qui sont inclus dans l’ellipse.
Pour regarder si un segment appartient à une ellipse, on commence par échantillonner le segment. La distance d’échantillonnage doit être une fraction de la longueur minimale entre l’incertitude de position et la longueur de segment. Ensuite pour chaque point, on regarde si celui-ci est contenu dans l’ellipse : les points contenus dans une ellipse de grand axe a et de petit axe b satisfont à l’équation : u2/a2+v2/b2<=1 , u et v étant les coordonnées du point du segment dans le repère dont le centre est la position estimée et les axes X et Y correspondent au grand axe et petit axe de l’ellipse de confiance. Si une seule branche de segments (et non pas un seul segment) est candidate, on a trouvé un segment à fournir soit à la liste des segments du pistage de premier niveau, soit à l'initialisation du pistage de premier niveau: transition [A] On ordonne également un passage en mode nominal. Le segment candidat à fournir est le plus proche de la position estimée L’abscisse curviligne associée au segment candidat sera l’abscisse associée au point du segment qui est le plus proche de la position estimée. Pour des raisons de simplicité, l’incertitude est celle de la position estimée fournie initialement, même si on voit que l’on pourrait mieux faire par des considérations géométriques.
A l’issue de cette recherche, on est capable de sortir un ensemble de segments candidats ainsi que l’abscisse minimale et maximale par segment des points contenus dans l’ellipse que l’on nomme smin, smax. (on recherche bien une seule branche de segments et non un segment puisque l’estimation pourrait être à l’intersection entre deux segments).
Sur l’exemple de la figure 16 : S2, S3, et S4 sont candidats et appartiennent à une même branche. Donc on peut passer en mode nominal. Le segment fourni au pistage en ligne est le segment 2.
Cette recherche permet de gérer la règle R1.
Le deuxième type de résolution, en mode nominal et dégradé, est une résolution sur un nombre restreints de segments issus de la liste de segments provenant du pistage de premier niveau. Il s’agit de la partie la plus complexe de l’algorithme.
La recherche part des différents segments fournis par le pistage de premier niveau. Pour chaque segment issus du pistage de premier niveau (un seul en mode nominal et plusieurs en mode dégradé), l’ensemble de ses segments précédents et suivants possibles est recherché. L’ensemble des segments suivants et précédents possibles appartient à l’ellipse de confiance fournie par le dispositif de localisation intègre 1. L’ellipse de confiance a un plus grand axe dont la valeur pour l’intégrité requise (10-n/h) est notée R. Cette valeur se déduit des informations envoyées par la localisation géographique intègre en diagonalisant la matrice de covariance de position. Pour chaque segment id, d’abscisse s et de longueur L, fourni par le pistage de premier niveau, tous les segments précédents et suivants du segment id, qui sont situés à moins d'une longueur R (en termes d’intégrale curviligne) de l’abscisse s du segment id, sont considérés inclus dans l’ellipse de confiance. Il s’agit d’une approximation qui sera complétée à l’aide d’une autre méthode décrite ultérieurement.
La recherche des segments suivants se fait ainsi. Pour chaque segment id fourni par le pistage de premier niveau :
- Si s+R>L (autrement dit si la partie du segment partant de l’abscisse s et arrivant à la fin du segment id appartient à l’ellipse de confiance), alors l’ensemble des segments qui succèdent directement à id sont recherchés dans la base de données. La valeur de R est alors mise à jour pour les prochains segments R = R-(L-s),
- Pour chaque successeur immédiat de id noté id1 de longueur notée L1 , la même procédure est appliquée. Si R-L1 >0, alors les successeurs immédiats de id1 sont recherchés dans la base de données et la valeur de R est encore réduite R = R - L1 ,
- L’opération précédente recommence jusqu’à ce que R vaille zéro.
A la fin de la procédure, une liste de segments successeurs est disponible et pour chaque segment successeur, une abscisse minimale et une abscisse maximale est associée. La même opération est réalisée dans l’autre sens pour les segments prédécesseurs.
Dans les faits un segment de longueur supérieure à R peut être contenu dans l’ellipse de confiance puisque les segments ne sont pas des droites. Les segments et les abscisses trouvés dans la méthode précédente sont complétés en faisant une recherche des segments dont au moins un point est contenu dans l’ellipse à l’aide de la méthode présentée dans le mode "init". Seulement les segments suivants et précédents de chaque segment fourni par le pistage de premier niveau ont retenus. Les segments suivants et précédents sont obtenus en parcourant la base de données en partant de chaque segment fourni par le pistage en ligne.
La mise en place des deux méthodes décrites précédemment est plus rigoureuse vis-à-vis des données d’intégrité fournies par le dispositif de localisation géographique intègre 1 que l’utilisation simplement basée sur la recherche des segments dans l’ellipsoïde, puisque l’incertitude est prise en compte suivant le sens de la voie.
Cette recherche des segments successeurs et prédécesseurs permet de gérer le fait que l’on ne puisse pas sauter d’un segment à un autre sans passer par une jonction: règle R2. En effet un segment inclus dans l’ellipse, qui n’est ni le successeur ni le prédécesseur d’un segment candidat issu de la recherche détaillée plus haut, n’est pas candidat.
On détermine ensuite la direction d’avancement. La vitesse est obtenue par projection du vecteur vitesse géographique, produit par le dispositif de localisation géographique, sur la direction de la tangente au segment. L’intervalle de protection de la vitesse est l’intervalle délimité par l’intersection de l’ellipse de protection de vitesse, produit par le dispositif de localisation géographique, avec le segment. Le sens du déplacement est identifié de manière sure lorsque le module de la vitesse est supérieur au demi-intervalle de protection de vitesse.
Si la direction d’avancement ne change pas, les segments qui sont des segments prédécesseurs d’un segment successeur, ou les segments qui sont des segments successeurs d’un segment prédécesseur, ne pourront pas être candidats. Sinon cela signifierait que le train a changé de sens (voir exemple ci-dessous) : il s’agit ici de la règle R3. C’est pour cette raison que ces segments ne sont pas recherchés dans la méthode décrite précédemment.
Si la direction d’avancement change ou si la direction d’avancement est inconnue (la règle R3 ne s’applique plus), pour chaque segment successeur obtenu à la partie précédente, on regarde, pour chaque segment successeur obtenu par le traitement décrit précédemment, si son segment précédent est déclarée comme une jonction dans la base de données intègre 2. Si c’est le cas, tous les segments précédant cette jonction doivent être ajoutés à la liste des candidats du pistage de premier niveau (transition [B]).
Pour chaque segment prédécesseur obtenu par le traitement décrit précédemment, on regarde de la même façon si son segment suivant est une jonction. Si c’est le cas tous les segments suivant ce segment doivent être ajoutés à la liste des candidats du pistage de premier niveau (transition [B]).
S’il y a trop de jonctions à résoudre on repasse en mode "init" car les segments envoyés par le pistage de premier niveau (segments représentant une information passée) ne présentent plus d’intérêt.
Sur l'exemple de la figure 17 on se déplace de la gauche vers la droite (direction d’avancement connue), le mode est "nominal” et le pistage de premier niveau donne le segment S18. En traits interrompus courts on représente les segments candidats. Les segments S60 et S61 ne peuvent pas être candidats car il faudrait un changement de direction (règle 3). Les segments S80 et S81 ne peuvent pas être candidats car il faut passer par une jonction (règle 2). L’application de la méthode citée précédemment permet bien de déterminer l’ensemble des segments candidats en respectant les règles R1 , R2 et R3.
Sur la figure 18, la direction d’avancement devient impossible à déterminer, le mode est "nominal", et le pistage en ligne donne en entrée le segment S18.
Dans ce cas les segments S60 et S61 deviennent candidats et le segment S61 est ajouté à la liste des candidats de la liste de pistage de premier niveau. En effet imaginons que la position réelle soit représentée par l’étoile jaune et que le train reparte dans l’autre sens en passant par S61. Si S61 n’est pas candidat, l’aiguillage n'est pas résolu et le train n'est pas indiqué sur le bon segment.
Pour trier les segments candidats on identifie les segments compatibles avec le cap produit par le dispositif de localisation géographique intègre. Celui-ci doit être compris entre le cap minimum et le cap maximum de la portion de segment candidat. Ces bornes minimum et maximum doivent prendre en compte l’incertitude du cap du dispositif de localisation géographique intègre ainsi que l’incertitude de la base de données cartographiques intègre.
S’il n’y a pas eu de changement de direction et si la direction est connue, alors un segment ne peut être candidat que si son segment précédent a déjà été candidat. Cet algorithme permet de gérer la règle R4 sur la variation de cap. Cet algorithme peut être complété par une surveillance de la variation temporelle du cap du dispositif de localisation géographique intègre.
Sur l'exemple des figures 19 et 20, la jonction d’aiguillage S19 n’a pas encore été résolu. Le pistage de premier niveau a identifié les segments candidats S20 et S50. Les candidats du pistage de deuxième niveau, après application des méthodes de sélection précédentes, sont S18, S20, S50 et S21. S51 n’est pas candidat car son cap n’est pas compatible avec le cap du dispositif de localisation géographique intègre. Lorsque le train se déplace (on imagine qu’il prend la branche du bas), puisque les segments S51 et S52 ne sont pas candidats (à cause du critère sur le cap), alors S53 ne peut pas être candidat, bien que son cap soit compatible. Ainsi l’aiguillage S19 est résolu correctement en sélectionnant la branche S20 et S21.
La recherche de segments candidats contribue ainsi à résoudre les aiguillages. Elle permet de repasser en mode "nominal” en supprimant les segments qui ne sont plus candidats. Elle actualise alors la liste des segments en ligne (transition [C]).
Pour la construction des mesures, le pistage permet de réduire l’incertitude de position en supprimant des segments candidats non compatibles des données de localisation géographique via les règles citées plus haut (notamment en utilisant le cap de la base de données).
Si l’incertitude de position à l’issue du pistage est inférieure à l’incertitude de la position de localisation géographique et que le mode est nominal, on peut recaler le filtre du dispositif de localisation géographique à l’aide d’une mesure de position fournie par le pistage. Cette mesure de position permet de réduire l’incertitude de position.
Concernant la fourniture, à l’utilisateur, du ou des segments et l’incertitude associée, elle comprend les éléments suivants :
trois coordonnées de la position estimée issue de la localisation géographique intègre ;
trois coordonnées de la vitesse estimée issue de la localisation géographique intègre ;
un segment estimé et une abscisse curviligne associée, en mode "nominal” ;
une vitesse estimée et une incertitude associée, en mode "nominal” ;
une direction de déplacement, si le module de la vitesse est plus grande que son incertitude, en mode "nominal” ;
une incertitude de position traduite par un ensemble de segments avec leurs abscisses minimales et maximales dans tous les modes ; et
un indicateur du mode de pistage ("nominal”, "dégradé”, "init”).
Le système peut être utilisé seul, pour des applications à criticité de l’ordre de 105/h à 107/h. Pour fournir un service de criticité "catastrophique” (109/h à 10 1°/h), on peut utiliser deux dispositifs de localisation géographique intègres 1 , 1 bis chacun utilisant un dispositif intègre dissemblable de l’autre, comme illustré sur la figure 21. Un module de consolidation 4 de type "com/mon” assure alors la consolidation des sorties des deux dispositifs de pistage, à l’instar de ce qui est fait dans les systèmes aéronautiques critiques. Par exemple la position consolidée est un barycentre pondéré entre la position du dispositif principal et celle du dispositif additionnel et dont l’intervalle de protection consiste en la réunion des intervalles de protection du dispositif principal et du dispositif secondaire.
Si le risque de non-intégrité du dispositif 1 , 2, 3 est 106/h et le risque de non-intégrité du dispositif bis 1 bis, 2bis, 3bis est 103/h, alors la probabilité d’avoir les deux sources défaillantes simultanément est 109/h. Cette amélioration est vraie si les deux dispositifs n’ont pas de mode commun jusqu’à 109/h. Un exemple de la figure 21 est constitué d’un dispositif 1 , 2, 3
(chaîne "commande”) dont la source est une hybridation GPS/UMI et un dispositif bis (chaîne "monitoring”) dont la source est une hybridation Galileo/UMI, en considérant que les systèmes GPS et Galileo sont indépendants, moyennant certaines précautions pour traiter le mode commun qu’est la perturbation des signaux GPS et Galileo au voisinage du sol.
Dans cet exemple, la base de données peut constituer un mode commun. Pour réduire ce mode commun, on peut limiter l’utilisation de la base de données dans l’une des deux chaînes. Ainsi sur la figure 21 , la source du dispositif 1 , 2, 3 utilise les mesures d’écart à la voie produite par le dispositif de pistage, alors que la source du dispositif bis 1 bis, 2bis, 3bis n’utilise pas les mesures d’écart à la voie. La conséquence est que la précision du dispositif bis est moindre, mais c’est en partie compensé par le fait que les rayons de protection du dispositif bis sont calculés pour une moindre criticité (103/h au lieu de 10 6/h).

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de localisation intègre et autonome d'un train dans un référentiel de réseau ferroviaire comprenant :
- un dispositif (1 ) de localisation géographique intègre dans un référentiel géographique global comprenant une centrale inertielle, un récepteur GNSS, et un module d'hybridation des mesures fournies par la centrale inertielle et le récepteur GNSS configuré pour fournir les trois coordonnées de position, les trois composantes de vitesse, et l'angle de cap du train dans le référentiel géographique global ainsi que leurs intervalles de protection d'intégrité respectives vis-à-vis d'événements redoutés pouvant affecter le dispositif de localisation géographique intègre, afin que la probabilité que la position ou la vitesse ou l'angle de cap soit à l'extérieur des intervalles de protection d'intégrité soit inférieure à une fois tous les millions d'heures ;
- une base de données (2) cartographiques intègre du réseau ferroviaire configurée pour fournir des données représentant géographiquement le réseau ferroviaire sous forme de segments et des informations représentatives de zones de l'environnement de la voie ferrée présentant un risque de trajets GNSS réfléchis pour maintenir l'intégrité du dispositif de localisation géographique, et
- un dispositif (3) de pistage du train configuré pour déterminer de manière autonome un identifiant de segment de réseau ferroviaire sur lequel se trouve le train, une position intègre du train sur ce segment dans le référentiel de réseau ferroviaire, et l'intervalle de protection associé à la position du train sur le segment à partir de données fournies par la base de données cartographiques intègre et des positions, vitesses, caps et protections d'intégrité fournies par le dispositif de localisation géographique intègre, par résolution d'ambiguïtés de segments candidats, afin que la probabilité que le train ne soit pas à l'endroit indiqué du réseau ferroviaire soit inférieure à une fois tous les millions d'heures, le dispositif de pistage étant configuré pour fournir rétroactivement, au cours du déplacement du train, au dispositif de localisation géographique intègre lesdites informations représentatives de zones de l'environnement de la voie ferrée présentant un risque de trajets GNSS réfléchis ;
le dispositif de localisation géographique intègre étant configuré pour utiliser soit uniquement les satellites GNSS dont la direction de l'axe à vue ne présente pas de risque de trajets réfléchis à la localisation du train, soit pour modifier la pondération donnée aux différents satellites GNSS utilisés à la localisation du train.
2. Système selon la revendication 1 , dans lequel le dispositif de pistage (3) est configuré pour fournir rétroactivement, au dispositif de localisation géographique intègre (1 ), des mesures intègres d'écart latéral et d'écart de cap du train par rapport à la voie ferrée du réseau ferroviaire, le module d'hybridation étant configuré pour prendre en compte ces dites mesures.
3. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de pistage est configuré pour :
- éliminer les segments candidats non contenus au moins en partie dans les intervalles de protection fournis par le dispositif de localisation géographique intègre,
- comparer l’angle de cap fourni par le dispositif de localisation géographique intègre et l’angle de cap des segments de la base de données compatibles avec le chaînage du réseau ferroviaire, et
- sélectionner les segments compatibles avec l'intervalle de protection de l'angle de cap fourni par le dispositif de localisation géographique intègre, et dont le segment suivant ou le segment précédent selon la direction d’avancement a déjà été un segment candidat.
4. Système selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de pistage est configuré pour effectuer une corrélation le long de l’abscisse curviligne entre les angles de cap successifs fournis par le dispositif de localisation géographique intègre et les caps successifs pris par chacun des segments candidats, de manière à sélectionner un segment unique.
5. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de pistage (3) est configuré pour déterminer une vitesse et un sens de déplacement intègres du train, par projection sur la direction du segment courant de la vitesse et son intervalle de protection fournis par le dispositif de localisation intègre.
6. Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites données représentant le réseau ferroviaire sous forme de segments comprennent pour chaque segment les coordonnées de position et l'angle de cap dans le référentiel géographique global, la longueur du segment, la valeur d'un paramètre représentatif de la courbure et de sa variation, la valeur de paramètres de chaînage du segment avec d'autres segments, et les valeurs des limites de l’erreur de position et de l’erreur de cap de ce segment.
7. Système selon l'une des revendications précédentes, comprenant :
- un dispositif additionnel (1 bis) de localisation géographique intègre dans un référentiel géographique global, différent du dispositif de localisation géographique intègre, configuré pour fournir la position, la vitesse, et le cap du train ainsi que leurs protections d'intégrité respectives ;
- une base additionnelle (2bis) de données cartographiques intègre du réseau ferroviaire, identique ou similaire à la base de données cartographiques intègre du réseau ferroviaire, configurée pour fournir des données représentant le réseau ferroviaire sous forme de segments ;
- un dispositif additionnel (3bis) de pistage du train, identique ou similaire au dispositif de pistage du train, configuré pour déterminer une position intègre et autonome du train dans le référentiel de réseau ferroviaire et un identifiant de segment de réseau ferroviaire correspondant, à partir de données fournies par ladite base de données additionnelle cartographiques intègre et des positions, vitesses, caps et protections d'intégrité respectives fournies par le dispositif additionnel de localisation géographique intègre, par résolution d'ambiguïtés de segments candidats ; et - un module de consolidation (4) des protections d'intégrités fournies par le dispositif de pistage du train et le dispositif additionnel de pistage du train fournissant un identifiant de segment consolidé et une position consolidée sur le segment, ainsi que l’intervalle de protection consolidée, de sorte que le risque de non intégrité des sorties consolidées soit bien plus petit que le risque de non intégrité des sorties des deux dispositifs pris séparément, la position consolidée étant calculée par barycentre pondéré de la position du dispositif principal et du dispositif additionnel, et l’intervalle de protection étant calculé par la réunion des intervalles de protection du dispositif principal et du dispositif secondaire.
EP19720619.6A 2018-05-03 2019-04-30 Systeme de localisation integre et autonome d'un train dans un referentiel de reseau ferroviaire Pending EP3787951A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1800423A FR3080823B1 (fr) 2018-05-03 2018-05-03 Systeme de localisation integre et autonome d'un train dans un referentiel de reseau ferroviaire
PCT/EP2019/061110 WO2019211302A1 (fr) 2018-05-03 2019-04-30 Systeme de localisation integre et autonome d'un train dans un referentiel de reseau ferroviaire

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3787951A1 true EP3787951A1 (fr) 2021-03-10

Family

ID=63834058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19720619.6A Pending EP3787951A1 (fr) 2018-05-03 2019-04-30 Systeme de localisation integre et autonome d'un train dans un referentiel de reseau ferroviaire

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3787951A1 (fr)
CN (1) CN112135764B (fr)
CA (1) CA3100131A1 (fr)
FR (1) FR3080823B1 (fr)
WO (1) WO2019211302A1 (fr)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111806521B (zh) * 2020-07-28 2022-08-02 湖南中车时代通信信号有限公司 一种远程监视智轨列车的方法和系统
CN113891364A (zh) * 2021-10-15 2022-01-04 中国联合网络通信集团有限公司 一种中继设备的控制方法、通信方法及设备
CZ2022221A3 (cs) * 2022-05-27 2023-12-06 AŽD Praha s.r.o. Postup určování intervalového odhadu velikosti rychlosti železničního vozidla pomocí GNSS a subsystém k realizaci tohoto postupu.

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5332180A (en) * 1992-12-28 1994-07-26 Union Switch & Signal Inc. Traffic control system utilizing on-board vehicle information measurement apparatus
CH690428A5 (fr) * 1995-11-07 2000-09-15 Const Y Aux Ferrocarriles Sa Dispositif détecteur de position pour véhicule guidés.
US6826478B2 (en) * 2002-04-12 2004-11-30 Ensco, Inc. Inertial navigation system for mobile objects with constraints
EP1642800A1 (fr) * 2004-09-29 2006-04-05 Alstom Belgium S.A. Procédé et système pour la détermination de la position d'un mobile en mouvement sur un chemin
WO2012007822A1 (fr) * 2010-07-12 2012-01-19 Telespazio S.P.A. Système de localisation de trains avec vérification en temps réel de l'intégrité de l'évaluation de position
US9194706B2 (en) * 2012-03-27 2015-11-24 General Electric Company Method and system for identifying a directional heading of a vehicle
CN102795248A (zh) * 2012-08-07 2012-11-28 张健 基于卫星精确定位的列车行驶动态跟踪监测系统
US9354322B2 (en) * 2013-05-15 2016-05-31 General Motors Llc Configuring Global Navigation Satellite System receiver units via over-the-air communications with control center
US9796400B2 (en) * 2013-11-27 2017-10-24 Solfice Research, Inc. Real time machine vision and point-cloud analysis for remote sensing and vehicle control
FR3028310A1 (fr) 2014-11-07 2016-05-13 Thales Sa Procede de dertemination d'un rayon de protection associe a un parametre de navigation d'un systeme hybride de navigation inertielle, et systeme associe
JP2018508418A (ja) * 2015-01-20 2018-03-29 ソルフィス リサーチ、インコーポレイテッド リモートセンシング及び車両制御のための実時間マシンビジョン並びに点群分析

Also Published As

Publication number Publication date
CN112135764A (zh) 2020-12-25
WO2019211302A1 (fr) 2019-11-07
CA3100131A1 (fr) 2019-11-07
FR3080823A1 (fr) 2019-11-08
FR3080823B1 (fr) 2022-04-29
CN112135764B (zh) 2022-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11543834B2 (en) Positioning system based on geofencing framework
US10471955B2 (en) Stop sign and traffic light alert
JP6714688B2 (ja) 正確な道路データベースを生成および更新するために道路データ物体を突き合わせるためのシステムおよび方法
WO2019211302A1 (fr) Systeme de localisation integre et autonome d&#39;un train dans un referentiel de reseau ferroviaire
EP2718730B1 (fr) Dispositif de mesure de vitesse et de position d&#39;un véhicule se déplaçant le long d&#39;une voie de guidage, procédé et produit programme d&#39;ordinateur correspondant
Atia et al. A low-cost lane-determination system using GNSS/IMU fusion and HMM-based multistage map matching
Handel et al. Insurance telematics: Opportunities and challenges with the smartphone solution
US9372089B2 (en) Monitoring suggested routes for deviations
FR2947231A1 (fr) Procede pour determiner de maniere predictive des situations routieres d&#39;un vehicule
FR2996512A1 (fr) Procede d&#39;evaluation du risque de collision a une intersection
EP2691789B1 (fr) Systeme de positionnement avec mecanisme de detection de fraude pour application critique
EP2760724A1 (fr) Methode et systeme de determination d&#39;une disponibilite de voie pour un vehicule guide
FR2761771A1 (fr) Dispositif de recherche d&#39;itineraire
EP3716097A1 (fr) Procédé d&#39;acquisition de données capturées par un module de capture embarqué dans un engin mobile suivant une trajectoire prédéterminée, programme d&#39;ordinateur et dispositif correspondants
Abdelrahman et al. Crowdsensing-based personalized dynamic route planning for smart vehicles
WO2020201243A1 (fr) Procédé de mise à jour d&#39;une carte routière à partir d&#39;un réseau de contributeurs
FR3084150A1 (fr) Procede de localisation d&#39;un vehicule
EP1299746B1 (fr) Procede de determination en securite de la localisation d&#39;un objet, de preference un vehicule, se deplacant selon une trajectoire connue
EP4028795A1 (fr) Dispositif et procede de localisation autonome d&#39;un vehicule mobile sur une voie ferree
FR2896594A1 (fr) Procede de perception, par un vehicule, de son environnement
FR2992060A1 (fr) Methode d&#39;estimation d&#39;un temps de parcours d&#39;un vehicule dans un reseau routier
FR3125133A1 (fr) Dispositif et procédé d’estimation de la localisation d’un véhicule guidé le long d’un guide curviligne, système de navigation
WO2019063734A1 (fr) Procédé et dispositif pour améliorer la sécurité en roulage d&#39;un véhicule
WO2016097056A1 (fr) Procédé de détection de comportements atypiques
CA3027989A1 (fr) Procede de localisation d&#39;au moins un vehicule ferroviaire dans un reseau ferroviaire

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20201103

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20230508

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Effective date: 20230427