EP3999395A1 - Ensemble de pilotage de véhicule, notamment de véhicule ferroviaire, et procédé de commande associé - Google Patents

Ensemble de pilotage de véhicule, notamment de véhicule ferroviaire, et procédé de commande associé

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Publication number
EP3999395A1
EP3999395A1 EP20737212.9A EP20737212A EP3999395A1 EP 3999395 A1 EP3999395 A1 EP 3999395A1 EP 20737212 A EP20737212 A EP 20737212A EP 3999395 A1 EP3999395 A1 EP 3999395A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piloting
manual
module
vehicle
control
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
EP20737212.9A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Mustapha BADI
Joan LE-FOLL
Laurent Thierry
Loïc REINERT
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.)
Alstom Holdings SA
Original Assignee
Alstom Holdings 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 Alstom Holdings SA filed Critical Alstom Holdings SA
Publication of EP3999395A1 publication Critical patent/EP3999395A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B61L15/0063—Multiple on-board control systems, e.g. "2 out of 3"-systems
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/20—Control system inputs
    • G05D1/22—Command input arrangements
    • G05D1/221—Remote-control arrangements
    • G05D1/222—Remote-control arrangements operated by humans
    • G05D1/223—Command input arrangements on the remote controller, e.g. joysticks or touch screens
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • B61C17/12—Control gear; Arrangements for controlling locomotives from remote points in the train or when operating in multiple units
    • 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
    • B61L15/0072—On-board train data handling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L2210/00—Vehicle systems
    • B61L2210/02—Single autonomous vehicles

Definitions

  • TITLE Vehicle control unit, in particular a rail vehicle, and associated control method
  • the present invention relates to a vehicle control assembly, in particular a rail vehicle.
  • a control assembly comprising a manual control device that can be actuated by a pilot to control the traction and / or the braking of the vehicle.
  • the manual piloting device has for example a lever or a steering wheel, the displacement of which is carried out by the pilot, and which generates traction and / or braking instructions which are then executed by the vehicle.
  • One of the aims of the invention is to provide a vehicle control assembly making it possible to perform manual or automatic piloting.
  • the invention relates to a vehicle control assembly, comprising:
  • a manual piloting device that can be operated manually by an operator and configured to generate instructions for piloting the vehicle in traction and / or braking according to the actuation performed by the operator
  • a vehicle control system comprising a control module configured to control the traction and / or the braking of the vehicle as a function of the steering instructions
  • vehicle control assembly further comprising:
  • an automatic piloting system comprising:
  • an automatic piloting module configured to automatically generate instructions for piloting the vehicle in traction and / or braking
  • a switching module interposed between the manual piloting device, the automatic piloting module, and the control module, so as to selectively transmit to the control module the piloting instructions generated by the manual piloting device in a piloting mode manual or the piloting instructions generated by the automatic piloting module in an automatic piloting mode.
  • the vehicle control assembly has one or more of the following characteristics:
  • the switching module is configured so that the manual piloting mode has priority over the automatic piloting mode
  • the manual piloting device is configured to generate manual piloting instructions in the form of a logical manual piloting signal
  • the piloting module automatic control is configured to generate automatic piloting instructions in the form of a digital automatic piloting signal
  • the switching module is configured to generate an automatic piloting logic signal from the digital automatic piloting signal
  • the piloting assembly includes a switch button that can be actuated manually by an operator to switch between manual piloting mode and automatic piloting mode;
  • the switching module is configured to switch from manual piloting mode to automatic piloting mode when one or more of the following conditions is (are) met:
  • a pilot's cabin in which the manual piloting device is located is in service
  • the manual piloting device is in a neutral position in which no traction / braking instruction is generated
  • the switch module is configured to switch from autopilot mode to manual pilot mode when one or more of the following conditions is (are) met:
  • a service braking system is activated manually;
  • the vehicle control system comprises an input / output module configured to receive the manual piloting instructions in the form of manual piloting logic signals, the switching module being configured to selectively transmit to the input / output module the manual pilot logic signals or convert digital autopilot signals to automatic pilot logic signals and transmit them to the input / output module;
  • the automatic piloting system comprises a detection assembly configured to determine the position, speed and / or acceleration of the vehicle, and / or to detect the presence of an obstacle in the path of the vehicle, the automatic piloting module being configured to generate the automatic piloting instructions as a function of detection data supplied by the detection assembly;
  • the detection assembly comprises an optical telemetry system, a radar telemetry system, an acoustic telemetry system, an odometer, an inertial unit, and / or a satellite geolocation device.
  • the subject of the invention is also a method for controlling a vehicle by means of a control assembly as described above, the method comprising:
  • control of the vehicle from a control instruction generated by the manual control device which can be actuated manually by an operator;
  • the subject of the invention is also a computer program comprising code instructions suitable for being recorded in a computer memory and executed by a processor for the implementation of the control method as described above.
  • Figure 1 is a representation of a first embodiment of a driving assembly of a vehicle according to the invention.
  • Figure 2 is a representation of a second embodiment of a driving assembly of a vehicle according to the invention.
  • the driving assembly 8 illustrated in Figure 1 comprises a vehicle steering assembly 10.
  • the control assembly 10 is configured for the control of a vehicle traveling on a track, in particular a guided vehicle.
  • the vehicle is a railway vehicle intended to travel on a railway track.
  • the vehicle is a bus.
  • the piloting assembly 10 comprises a manual piloting device 12, a vehicle control system 14, and an automatic piloting system 16.
  • the manual piloting device 12 can be actuated manually by an operator.
  • the manual control device 12 is configured to generate instructions for controlling the vehicle in traction and / or braking as a function of the actuation performed by the operator.
  • the manual control device 12 comprises, for example, a control member or "manipulator” which can be moved manually by an operator depending on the traction and braking desired by the operator.
  • the control member is for example a joystick or a rotary wheel.
  • the manual piloting device 12 has for example a neutral position and a plurality of intermediate positions, which are for example discrete.
  • Each intermediate position corresponds to a different traction / braking state, for example among a maximum traction state, a plurality of traction states having traction powers located between zero traction power and maximum traction power, a state maximum braking power, and a plurality of braking states having braking powers between zero braking power and maximum braking power.
  • the manual control instructions generated by the manual control device 12 are for example in the form of a logic signal.
  • the logic signal is a discrete signal having several levels each defining a respective traction / braking state.
  • the manual piloting device 12 is in communication with the control system 14 via an on-board communication network 17.
  • the on-board communication network 17 is for example an Ethernet type network or a CAN bus (of English "Control Area Network")
  • the piloting assembly 10 comprises an input / output module 18 interposed between the manual piloting device 12 and the on-board communication network 17.
  • the input / output module 18 is configured to transform received logic signals, respectively received digital signals, into digital signals, respectively into logic signals.
  • the input / output module 18 is for example a remote input / output module (also known under the English name “Remote Input / Output Module” or its acronym RIOM).
  • the control system 14 is for example a train control and management system (also known under the English name “Train Control & Management System” or its acronym TCMS).
  • the control system 14 comprises a control module 20 configured to control the traction / braking members of the vehicle as a function of the piloting instructions.
  • the control system 14 comprises a data processing unit 24 comprising a computer memory 28 capable of storing computer programs and a processor 30 capable of executing the computer programs stored in the computer memory 28.
  • the control module 20 is provided, for example, in the form of a computer program stored in the computer memory 28 and executable by the processor 30.
  • the automatic piloting system 16 is configured to generate traction / braking instructions.
  • the automatic piloting system 16 includes a detection assembly 32 configured to determine the position, speed, and / or acceleration of the vehicle, and / or to detect the presence of an obstacle in the path of the vehicle.
  • the automatic piloting system 16 comprises an automatic piloting module 36 configured to automatically generate instructions for piloting the vehicle in traction and / or braking.
  • the automatic piloting module 36 is configured to generate the automatic piloting instructions as a function of detection data supplied by the detection assembly 32.
  • the automatic piloting instructions generated by the automatic piloting module 36 are for example digital signals of autopilot.
  • the automatic piloting system 16 also comprises a switching module 38 configured to transmit to the control module 20 selectively the piloting instructions generated by the manual piloting device 12 or the piloting instructions generated by the automatic piloting module 36.
  • the vehicle When the switching module 38 transmits the piloting instructions generated by the manual piloting device 12, the vehicle is in a manual piloting mode.
  • the vehicle When the switching module 38 transmits the piloting instructions generated by the automatic piloting module 36, the vehicle is in an automatic piloting mode.
  • the switch module 38 is configured such that the manual piloting mode takes priority over the automatic piloting mode. In other words, when the switching module 38 simultaneously receives control instructions generated by the manual control device 12 and control instructions generated by the automatic control module 36, it transmits only the control instructions generated by the control device. manual 12 to the control system 14.
  • the autopilot module 36 and the switching module 38 are each provided in the form of a computer program stored in the computer memory 28 and executable by the processor 30 of the control system 14.
  • the detection assembly 32 comprises at least one detection device 42.
  • Each detection device 42 is for example chosen from: an optical telemetry system, a radar telemetry system, an acoustic telemetry system, an odometer, an inertial unit , and / or a satellite geolocation device.
  • Each detection device 42 is for example in communication with the control system 14, and more particularly with the automatic piloting module 36, by means of an input / output module 18 which connects the detection device 42 to the on-board communication network 17.
  • the steering assembly 12 optionally includes a switch button 44 which can be operated manually by an operator to switch between manual steering mode and automatic steering mode.
  • the communication button 44 is connected to the control system 14, and more particularly to the switching module 38, for example by means of an input / output module 18 which connects the switching button 44 to the communication network to edge 17.
  • the driving assembly 8 also includes at least one motor 52 and a brake assembly 53.
  • the braking assembly 53 includes a service braking system 54, a safety braking system 56, and / or an emergency braking system 58.
  • Each of motor 52, service braking system 54, safety braking system 56, and emergency braking system 58 is in communication with control system 14 through an input / output module. 18 which connects it to the on-board communication network 17.
  • the motor 52 is able to generate a traction force for the vehicle. It is able to vary the traction power, advantageously between zero power and maximum traction power.
  • the service braking system 54 is able to generate a vehicle braking force. It is used in particular when normal braking is requested by the control module 20, to modulate the speed of the vehicle.
  • the service braking system 54 comprises for example at least one magnetic braking pad.
  • the safety braking system 56 is adapted to generate a braking power higher than that supplied by the service braking system 54 in order to decelerate the vehicle more quickly than this case where only the service braking system 54 provides the braking to the vehicle. vehicle.
  • the emergency braking system 58 is able to generate maximum braking power to the vehicle. It is able to block the wheels of the vehicle. It is particularly intended to stop the vehicle at a minimum distance in an emergency.
  • the vehicle is in manual piloting mode and is controlled on the basis of piloting instructions generated by the manual piloting device 12 actuated manually by an operator.
  • the switch module 38 switches the vehicle from manual steering mode to automatic steering mode:
  • the switching button 44 has been manually actuated by an operator to request the switching of the vehicle from the manual piloting mode to the automatic embodiment;
  • the sensing assembly 32 sends sensing data to the autopilot module 36.
  • the automatic piloting module 36 generates the automatic piloting instructions as a function of these detection data and sends these automatic piloting instructions to the control system 14 so that the vehicle is driven automatically by the engine 52 and the assembly of braking 53.
  • switch module 38 switches the vehicle from autopilot mode to manual pilot mode:
  • the service braking system 54 is activated manually; and or
  • the manual piloting device 12 takes over the piloting of the vehicle so that the vehicle is controlled from a piloting instruction generated by the manual piloting device 12, even if the control system 14 receives automatic piloting commands. sent by the autopilot system 16.
  • the switching module 38 ensures the switching between the manual piloting mode and the automatic piloting mode.
  • the switching module 38 transmits to the control module 20 the control instructions generated by the manual control device 12.
  • the switching module 38 transmits to the control module 20 the piloting instructions generated by the automatic piloting system 16.
  • the switching module 38 makes it possible to easily integrate an automatic piloting system 16 on an existing vehicle, without having to modify the control module 20 or the manual piloting device 12.
  • the switching module 38 is interposed between the control module. 20 and the manual piloting device 12 to replace the piloting instructions of the manual piloting device 12 by those of the automatic piloting system 16 in automatic piloting mode.
  • the switching module 38 is provided in the form of a computer program, which is here executed by the control system 14 itself. This ensures a high degree of integration between the control system 14 and the autopilot system 16 without having to design two separate systems.
  • the second exemplary embodiment differs from the first exemplary embodiment in that the automatic piloting module 36 and the switching module 38 are not arranged in a data processing unit 24 but are interposed between the device. manual piloting 12 and the corresponding input / output module 18 through which the manual piloting device 12 is connected to the on-board communication network 17.
  • This input / output module 18 is able to receive manual control instructions in the form of manual control logic signals.
  • the input / output module 18 is also able to transform the received logic signals into digital control signals which can pass through the on-board communication network 17 and be transmitted by the control system 14.
  • the switch module 38 is configured to, upon receiving the digital autopilot signal, generate an autopilot logic signal from this digital autopilot signal.
  • the switch module 38 is also configured to selectively transmit to the input / output module 18 manual pilot logic signals or transmit autopilot logic signals converted from the autopilot digital signals.
  • the switching module 38 when the switching module 38 receives logic signals from the manual control device 12, it transmits these logic signals to the input / output module 18 without conversion.
  • the switching module 38 When the switching module 38 receives digital signals from the autopilot module 36, it converts these digital signals into logic signals before sending these logic signals to the input / output module 18. The input / output module 18 converts then the logic signals into digital signals, and send them to the control system 14.
  • the automatic piloting system 16 comprises, for example, a data processing unit 60 separate from that of the control system 14, and comprising a computer memory 62 and a processor 64, the automatic piloting module 36 being provided in the form of a computer program stored in computer memory 62 and executable by processor 64.
  • the automatic piloting module 36 is produced in the form of a programmable logic component, for example an FPGA (for “Field Programmable Gâte Array” in English) or of a dedicated integrated circuit or ASIC (for “Application Specifies Integrated Circuit ”in English).
  • a programmable logic component for example an FPGA (for “Field Programmable Gâte Array” in English) or of a dedicated integrated circuit or ASIC (for “Application Specifies Integrated Circuit ”in English).
  • the switching module 38 is for example produced in the form of an electronic circuit comprising relays and the like of an electronic relay circuit of the manual piloting device 12, to convert the digital signals generated by the automatic piloting module 36 into signals. logic similar to those generated by the manual control device 12.
  • the automatic piloting module 36 can be connected to the control system 14 via the switching module 38 interposed between the manual piloting device 12 and the corresponding input / output module 18 without modifying the control system 14, while at the same time allowing to switch between a manual piloting mode and an automatic piloting mode.
  • the switching module 38 is configured for the implementation of a method as described above, in particular as regards the criteria and conditions for switching between the manual piloting mode and the automatic piloting mode.
  • switch module 38 and autopilot module 36 are configured to receive data from control system 14, sensing assembly 32, communication button 44, motor 52, and / or of the braking assembly 53 via the on-board communication network 17, in order to be able to know the state of the vehicle and to switch between the manual piloting mode and the automatic piloting mode according to the state of the vehicle. vehicle.
  • certain information is transmitted directly to the switching module 38 or to the automatic piloting module 36 without passing through the on-board communication network 17, but via dedicated communication lines, directly connecting the switching module 38 or the automatic piloting module 36 to entities capable of sending data to them, such as the communication button 44 or the detection assembly 42.
  • this addition only requires either to add a data processing unit 24 as the first embodiment of the invention, or to interpose a switching module 38 between the manual control device 12 and the module. input / output 18, which simplifies the integration of the automatic piloting system 16 in the piloting assembly 10.

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Abstract

Cet ensemble (10) comporte : - un dispositif de pilotage manuel (12) configuré pour générer des consignes de pilotage, - un système de commande (14) comprenant un module de commande (20) configuré pour commander la traction et/ou freinage du véhicule en fonction des consignes de pilotage, - un système de pilotage automatique (16) comprenant : + un module de pilotage automatique (36) configuré pour générer de manière automatique des consignes de pilotage, et + un module de commutation (38) interposé entre le dispositif de pilotage manuel (12), le module de pilotage automatique (36), et le module de commande (20), de manière à transmettre au module de commande (20) sélectivement les consignes de pilotage générées par le dispositif de pilotage manuel (12) ou celles générées par le module de pilotage automatique (36).

Description

TITRE : Ensemble de pilotage de véhicule, notamment de véhicule ferroviaire, et procédé de commande associé
La présente invention concerne un ensemble de pilotage de véhicule, notamment de véhicule ferroviaire.
Il est possible de munir un véhicule ferroviaire d’un ensemble de pilotage comprenant un dispositif de pilotage manuel actionnable par un pilote pour commander la traction et/ou le freinage du véhicule. Le dispositif de pilotage manuel possède par exemple une manette ou un volant dont le déplacement est effectué par le pilote, et qui génère des consignes de traction et/ou de freinage qui sont alors exécutées par le véhicule.
Un des buts de l’invention est de fournir un ensemble de pilotage de véhicule permettant de réaliser un pilotage manuel ou automatique.
A cet effet, l’invention a pour objet un ensemble de pilotage de véhicule, comportant :
- un dispositif de pilotage manuel actionnable manuellement par un opérateur et configuré pour générer des consignes de pilotage du véhicule en traction et/ou freinage en fonction de l’actionnement effectué par l’opérateur, et
- un système de commande de véhicule comprenant un module de commande configuré pour commander la traction et/ou le freinage du véhicule en fonction des consignes de pilotage,
l’ensemble de pilotage de véhicule comportant en outre :
- un système de pilotage automatique comprenant :
+ un module de pilotage automatique configuré pour générer de manière automatique des consignes de pilotage du véhicule en traction et/ou freinage, et
+ un module de commutation interposé entre le dispositif de pilotage manuel, le module de pilotage automatique, et le module de commande, de manière à transmettre au module de commande sélectivement les consignes de pilotage générées par le dispositif de pilotage manuel dans un mode de pilotage manuel ou les consignes de pilotage générées par le module de pilotage automatique dans un mode de pilotage automatique.
Suivant des modes particuliers de réalisation, l’ensemble de pilotage de véhicule comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- le module de commutation est configuré de sorte que le mode de pilotage manuel est prioritaire sur le mode de pilotage automatique ;
- le dispositif de pilotage manuel est configuré pour générer des consignes de pilotage manuel sous forme d’un signal logique de pilotage manuel, le module de pilotage automatique est configuré pour générer des consignes de pilotage automatique sous forme d’un signal numérique de pilotage automatique, et le module de commutation est configuré pour générer un signal logique de pilotage automatique à partir du signal numérique de pilotage automatique ;
- l’ensemble de pilotage comporte un bouton de commutation actionnable manuellement par un opérateur pour commuter entre le mode de pilotage manuel et le mode de pilotage automatique ;
- le module de commutation est configuré pour commuter du mode de pilotage manuel au mode de pilotage automatique lorsqu’une ou plusieurs des conditions suivantes est(sont) réalisée(s) :
- une cabine de pilotage dans laquelle est située le dispositif de pilotage manuel est en service ;
- la vitesse du véhicule le long des voies est nulle ;
- un système de freinage de service n’est pas activé manuellement ;
- le dispositif de pilotage manuel est dans une position neutre dans laquelle aucune consigne de traction / freinage n’est générée ;
- un bouton de commutation a été actionné manuellement par un opérateur ; et/ou
- la commutation en mode de pilotage automatique est requise par le système de pilotage automatique ;
- le module de commutation est configuré pour commuter du mode de pilotage automatique au mode de pilotage manuel lorsqu’une ou plusieurs des conditions suivantes est(sont) réalisée(s) :
- le dispositif de pilotage manuel quitte une position neutre dans laquelle aucune consigne de traction / freinage n’est générée ;
- un système freinage d’urgence est activé ;
- un système freinage de sécurité est activé ;
- un système de freinage de service est activé manuellement ; et/ou
- une demande de mode de pilotage automatique effectuée par le système de pilotage automatique est annulée ;
- le système de commande de véhicule comprend un module d’entrée/sortie configuré pour recevoir les consignes de pilotage manuel sous la forme de signaux logiques de pilotage manuel, le module de commutation étant configuré pour sélectivement transmettre au module d’entrée/sortie les signaux logiques de pilotage manuel ou convertir des signaux numériques de pilotage automatique en signaux logiques de pilotage automatique et les transmettre au module d’entrée/sortie ; - le système de pilotage automatique comprend un ensemble de détection configuré pour déterminer la position, la vitesse et/ou l’accélération du véhicule, et/ou pour détecter la présence d’un obstacle sur le trajet du véhicule, le module de pilotage automatique étant configuré pour générer les consignes de pilotage automatique en fonction de données de détection fournies par l’ensemble de détection ; et
- l’ensemble de détection comprend un système de télémétrie optique, un système de télémétrie radar, un système de télémétrie acoustique, un odomètre, une centrale inertielle, et/ou un dispositif de géolocalisation par satellite.
L’invention a également pour objet un procédé de commande d’un véhicule au moyen d’un ensemble de pilotage tel que décrit ci-dessus, le procédé comprenant :
- la commande du véhicule à partir de consigne de pilotage générée par le dispositif de pilotage manuel actionnable manuellement par un opérateur ;
- la commutation du mode de pilotage manuel au mode de pilotage automatique ; et
- la génération de consignes de pilotage automatique par le module de pilotage automatique.
L’invention a en outre pour objet un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code propres à être enregistrées dans une mémoire informatique et exécutées par un processeur pour la mise en oeuvre du procédé de commande tel que décrit ci-dessus.
L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins, sur lesquels :
- [Fig 1] la Figure 1 est une représentation d’un premier exemple de réalisation d’un ensemble de conduite d’un véhicule selon l’invention ; et
- [Fig 2] la Figure 2 est une représentation d’un deuxième exemple de réalisation d’un ensemble de conduite d’un véhicule selon l’invention.
L’ensemble de conduite 8 illustré sur la Figure 1 comporte un ensemble de pilotage 10 de véhicule. L’ensemble de pilotage 10 est configuré pour le pilotage d’un véhicule circulant sur une voie, en particulier un véhicule guidé. Par exemple, le véhicule est un véhicule ferroviaire destiné à circuler sur une voie ferrée. En variante, le véhicule est un bus.
L’ensemble de pilotage 10 comporte un dispositif de pilotage manuel 12, un système de commande 14 de véhicule, et un système de pilotage automatique 16. Le dispositif de pilotage manuel 12 est actionnable manuellement par un opérateur. Le dispositif de pilotage manuel 12 est configuré pour générer des consignes de pilotage du véhicule en traction et/ou freinage en fonction de l’actionnement effectué par l’opérateur.
Le dispositif de pilotage manuel 12 comprend par exemple un organe de commande ou « manipulateur » déplaçable manuellement par un opérateur en fonction de la traction et du freinage souhaité par l’opérateur. De manière connue, l’organe de commande est par exemple une manette ou un volant rotatif.
Le dispositif de pilotage manuel 12 présente par exemple une position neutre et une pluralité de positions intermédiaires, qui sont par exemple discrètes.
Lorsque le dispositif de pilotage manuel 12 occupe sa position neutre, aucune consigne de traction / freinage n’est générée. Lorsque le dispositif de pilotage manuel 12 occupe une des positions intermédiaires, une consigne de traction / freinage est générée. Chaque position intermédiaire correspond à un état de traction / freinage différent, par exemple parmi un état de traction maximale, une pluralité d’états de tractions présentant des puissances de traction situées entre la puissance de traction nulle et la puissance de traction maximale, un état de freinage maximal, et une pluralité d’états de freinage présentant des puissances de freinage situées entre une puissance de freinage nulle et la puissance de freinage maximal.
Les consignes de pilotage manuel générées par le dispositif de pilotage manuel 12 sont par exemple sous la forme d’un signal logique. Le signal logique est un signal discret possédant plusieurs niveaux définissant chacun un état de traction / freinage respectif.
Le dispositif de pilotage manuel 12 est en communication avec le système de commande 14 par l’intermédiaire d’un réseau de communication à bord 17. Le réseau de communication à bord 17 est par exemple un réseau de type Ethernet ou un bus CAN (de l’anglais « Control Area Network »)
Avantageusement, l’ensemble de pilotage 10 comporte un module d’entrée / sortie 18 interposé entre le dispositif de pilotage manuel 12 et le réseau de communication à bord 17.
Le module d’entrée/sortie 18 est configuré pour transformer des signaux logiques reçus, respectivement des signaux numériques reçus, en signaux numériques, respectivement en signaux logiques.
Le module d’entrée / sortie 18 est par exemple un module d'entrée / sortie à distance (également connu sous le nom anglais « Remote Input/ Output Module » ou son acronyme RIOM). Le système de commande 14 est par exemple un système de contrôle et de gestion de train (également connu sous le nom anglais « Train Control & Management System » ou son acronyme TCMS).
Le système de commande 14 comprend un module de commande 20 configuré pour commander des organes de traction / freinage du véhicule en fonction des consignes de pilotage.
Le système de commande 14 comprend une unité de traitement de données 24 comprenant une mémoire informatique 28 apte à stocker des programmes d’ordinateur et un processeur 30 apte à exécuter les programmes d’ordinateur stockés dans la mémoire informatique 28.
Le module de commande 20 est prévu par exemple sous la forme d’un programme d’ordinateur stocké dans la mémoire informatique 28 et exécutable par le processeur 30.
Le système de pilotage automatique 16 est configuré pour générer des consignes de traction / freinage.
Le système de pilotage automatique 16 comprend un ensemble de détection 32 configuré pour déterminer la position, la vitesse, et/ou l’accélération du véhicule, et/ou pour détecter la présence d’un obstacle sur le trajet du véhicule.
Le système de pilotage automatique 16 comprend un module de pilotage automatique 36 configuré pour générer de manière automatique des consignes de pilotage du véhicule en traction et/ou freinage.
Le module de pilotage automatique 36 est configuré pour générer les consignes de pilotage automatique en fonction de données de détection fournies par l’ensemble de détection 32. Les consignes de pilotage automatique générées par le module de pilotage automatique 36 sont par exemple des signaux numériques de pilotage automatique.
Le système de pilotage automatique 16 comprend également un module de commutation 38 configuré pour transmettre au module de commande 20 sélectivement les consignes de pilotage générées par le dispositif de pilotage manuel 12 ou les consignes de pilotage générées par le module de pilotage automatique 36.
Lorsque le module de commutation 38 transmet les consignes de pilotage générées par le dispositif de pilotage manuel 12, le véhicule est dans un mode de pilotage manuel.
Lorsque le module de commutation 38 transmet les consignes de pilotage générées par le module de pilotage automatique 36, le véhicule est dans un mode de pilotage automatique.
Le module de commutation 38 est configuré de sorte que le mode de pilotage manuel est prioritaire sur le mode de pilotage automatique. Autrement dit, lorsque le module de commutation 38 reçoit simultanément des consignes de pilotage générées par le dispositif de pilotage manuel 12 et des consignes de pilotage générées par le module de pilotage automatique 36, il transmet uniquement les consignes de pilotage générées par le dispositif de pilotage manuel 12 au système de commande 14.
Dans l’exemple illustré, le module de pilotage automatique 36 et le module de commutation 38 sont chacun prévus sous la forme d’un programme d’ordinateur stocké dans la mémoire informatique 28 et exécutable par le processeur 30 du système de commande 14.
L’ensemble de détection 32 comprend au moins un dispositif de détection 42. Chaque dispositif de détection 42 est par exemple choisi parmi : un système de télémétrie optique, un système de télémétrie radar, un système de télémétrie acoustique, un odomètre, une centrale inertielle, et/ou un dispositif de géolocalisation par satellite.
Chaque dispositif de détection 42 est par exemple en communication avec le système de commande 14, et plus particulièrement avec le module de pilotage automatique 36, par l’intermédiaire d’un module d’entrée / sortie 18 qui relie le dispositif de détection 42 au réseau de communication à bord 17.
L’ensemble de pilotage 12 comporte en option un bouton de commutation 44 actionnable manuellement par un opérateur pour commuter entre le mode de pilotage manuel et le mode de pilotage automatique.
Le bouton de communication 44 est relié au système de commande 14, et plus particulièrement au module de commutation 38, par exemple par l’intermédiaire d’un module d’entrée / sortie 18 qui relie le bouton de commutation 44 au réseau de communication à bord 17.
L’ensemble de conduite 8 comporte également au moins un moteur 52 et un ensemble de freinage 53.
L’ensemble de freinage 53 comprend un système de freinage de service 54, un système freinage de sécurité 56, et/ou un système freinage d’urgence 58.
Chacun du moteur 52, du système de freinage de service 54, du système freinage de sécurité 56, et du système freinage d’urgence 58 est en communication avec le système de commande 14 par l’intermédiaire d’un module d’entrée / sortie 18 qui le relie au réseau de communication à bord 17.
Le moteur 52 est apte à générer une force de traction du véhicule. Il est apte à varier la puissance de traction, avantageusement entre une puissance nulle et une puissance de traction maximale. Le système de freinage de service 54 est apte à générer une force de freinage du véhicule. Il est notamment utilisé lorsqu’un freinage normal est demandé par le module de commande 20, pour moduler la vitesse du véhicule. Le système de freinage de service 54 comprend par exemple au moins un patin magnétique de freinage.
Le système freinage de sécurité 56 est apte à générer une puissance de freinage plus élevée que celle fournie par le système de freinage de service 54 afin de décélérer le véhicule plus rapidement que ce cas où seulement le système de freinage de service 54 fournit le freinage au véhicule.
Le système freinage d’urgence 58 est apte à générer une puissance de freinage maximale au véhicule. Il est apte à bloquer les roues du véhicule. Il est notamment destiné à arrêter le véhicule à une distance minimale en cas d’urgence.
Le procédé de commande d’un véhicule au moyen de l’ensemble de pilotage 10 décrit ci-dessus va maintenant être décrit.
Par défaut, le véhicule est dans le mode de pilotage manuel et est commandé à partir de consignes de pilotage générées par le dispositif de pilotage manuel 12 actionné manuellement par un opérateur.
Lorsqu’une ou plusieurs des conditions suivantes sont réalisées, le module de commutation 38 commute le véhicule du mode de pilotage manuel au mode de pilotage automatique :
- une cabine de pilotage dans laquelle est située le dispositif de pilotage manuel 12 est en service ;
- la vitesse du véhicule le long des voies est nulle ;
- le système de freinage de service 54 n’est pas activé manuellement ;
- le dispositif de pilotage manuel 12 est dans la position neutre ;
- le bouton de commutation 44 a été actionné manuellement par un opérateur pour demander la commutation du véhicule du mode de pilotage manuel au mode de réalisation automatique ; et/ou
- la commutation en mode de pilotage automatique est requise par le système de pilotage automatique 16.
Lorsque le véhicule est dans le mode de pilotage automatique, l’ensemble de détection 32 envoie des données de détection au module de pilotage automatique 36.
Le module de pilotage automatique 36 génère les consignes de pilotage automatique en fonction de ces données de détection et envoie ces consignes de pilotage automatique au système de commande 14 de sorte que le véhicule est conduit de manière automatique par le moteur 52 et l’ensemble de freinage 53. Lorsque le véhicule est dans le mode de pilotage automatique, si une ou plusieurs des conditions suivantes sont réalisées, le module de commutation 38 commute le véhicule du mode de pilotage automatique au mode de pilotage manuel :
- le dispositif de pilotage manuel 12 quitte la position neutre ;
- le système freinage d’urgence 58 est activé ;
- le système freinage de sécurité 56 est activé ;
- le système de freinage de service 54 est activé manuellement ; et/ou
- une demande de mode de pilotage automatique effectuée par le système de pilotage automatique 16 est annulée.
Dans ce cas, le dispositif de pilotage manuel 12 reprend le pilotage du véhicule de sorte que le véhicule est commandé à partir de consigne de pilotage générée par le dispositif de pilotage manuel 12, même si le système de commande 14 reçoit des consignes de pilotage automatique envoyées par le système de pilotage automatique 16.
Le module de commutation 38 assure la commutation entre le mode de pilotage manuel et le mode de pilotage automatique.
En mode de pilotage manuel, le module de commutation 38 transmet au module de commande 20 les consignes de pilotage générées par le dispositif de pilotage manuel 12.
En mode de pilotage automatique, le module de commutation 38 transmet au module de commande 20 les consignes de pilotage générée par le système de pilotage automatique 16.
Le module de commutation 38 permet d’intégrer facilement un système de pilotage automatique 16 sur un véhicule existant, sans avoir à modifier le module de commande 20 ou le dispositif de pilotage manuel 12. Le module de commutation 38 est interposé entre le module de commande 20 et le dispositif de pilotage manuel 12 pour remplacer les consignes de pilotage du dispositif de pilotage manuel 12 par celles du système de pilotage automatique 16 en mode de pilotage automatique.
Dans l’exemple de réalisation décrit ci-dessus, le module de commutation 38 est prévu sous la forme d’un programme d’ordinateur, qui est ici exécuté par le système de commande 14 lui-même. Ceci assure un haut degré d’intégration entre le système de commande 14 et le système de pilotage automatique 16 sans avoir à concevoir deux systèmes distincts.
En référence à la Figure 2, un deuxième exemple de réalisation de l’invention va maintenant être décrit.
Le deuxième exemple de réalisation diffère du premier exemple de réalisation en ce que le module de pilotage automatique 36 et le module de commutation 38 ne sont pas disposés dans une unité de traitement de données 24 mais sont intercalés entre le dispositif de pilotage manuel 12 et le module d’entrée / sortie 18 correspondant par l’intermédiaire duquel le dispositif de pilotage manuel 12 est relié au réseau de communication à bord 17.
Ce module d’entrée/sortie 18 est apte à recevoir les consignes de pilotage manuel sous la forme de signaux logiques de pilotage manuel. Le module d’entrée / sortie 18 est également apte à transformer les signaux logiques reçus en signaux numériques de pilotage qui peuvent transiter par le réseau de communication à bord 17 et être transmis par le système de commande 14.
Le module de commutation 38 est configuré pour, lorsqu’il reçoit le signal numérique de pilotage automatique, générer un signal logique de pilotage automatique à partir de ce signal numérique de pilotage automatique. Le module de commutation 38 est également configuré pour sélectivement transmettre au module d’entrée / sortie 18 les signaux logiques de pilotage manuel ou transmettre des signaux logiques de pilotage automatique convertis à partir des signaux numériques de pilotage automatique.
Selon cet exemple de réalisation, lorsque le module de commutation 38 reçoit des signaux logiques du dispositif de pilotage manuel 12, il transmet ces signaux logiques au module d’entrée / sortie 18 sans conversion.
Lorsque le module de commutation 38 reçoit des signaux numériques du module de pilotage automatique 36, il convertit ces signaux numériques en signaux logiques avant d’envoyer ces signaux logiques au module d’entrée / sortie 18. Le module d’entrée / sortie 18 convertit ensuite les signaux logiques en signaux numériques, et les envoyer au système de commande 14.
Le système de pilotage automatique 16 comprend par exemple une unité de traitement de données 60 distincte de celle du système de commande 14, et comprenant une mémoire informatique 62 et un processeur 64, le module de pilotage automatique 36 étant prévu sous la forme d’un programme d’ordinateur enregistré dans la mémoire informatique 62 et exécutable par le processeur 64.
En variante, le module de pilotage automatique 36 est réalisé sous la forme d’un composant logique programmable, par exemple un FPGA (pour « Field Programmable Gâte Array » en anglais) ou d’un circuit intégré dédié ou ASIC (pour « Application Spécifie Integrated Circuit » en anglais).
Le module de commutation 38 est par exemple réalisé sous la forme d’un circuit électronique comprenant des relais et analogue à un circuit électronique à relais du dispositif de pilotage manuel 12, pour convertir les signaux numériques générés par le module de pilotage automatique 36 en signaux logiques analogues à ceux générés par le dispositif de pilotage manuel 12. Ainsi, le module de pilotage automatique 36 peut être relié au système de commande 14 via le module de commutation 38 interposé entre le dispositif de pilotage manuel 12 et le module d’entrée/sortie 18 correspondant sans modification du système de commande 14, tout en permettant de commuter entre un mode de pilotage manuel et un mode de pilotage automatique.
Le module de commutation 38 est configuré pour la mise en oeuvre d’un procédé tel que décrit précédemment, en particulier en ce qui concerne les critères et conditions de commutation entre le mode de pilotage manuel et le mode de pilotage automatique.
De préférence, le module de commutation 38 et le module de pilotage automatique 36 sont configurés pour recevoir des données de la part du système de commande 14, de l’ensemble de détection 32, du bouton de communication 44, du moteur 52, et/ou de l’ensemble de freinage 53 par l’intermédiaire du réseau de communication à bord 17, afin de pouvoir connaître l’état du véhicule et commuter entre le mode de pilotage manuel et le mode de pilotage automatique en fonction de l’état du véhicule.
Dans une variante, certaines informations sont transmises directement au module de commutation 38 ou au module de pilotage automatique 36 sans passer par le réseau de communication à bord 17, mais en passant par des lignes de communication dédiées, reliant directement le module de commutation 38 ou le module de pilotage automatique 36 aux entités susceptibles de leur envoyer des données, comme le bouton de communication 44 ou l’ensemble de détection 42.
Grâce à l’invention décrite ci-dessus, lors de l’ajout d’un système de pilotage automatique 16 à l’ensemble de pilotage 10 comportant le dispositif de pilotage manuel 12, il n’est pas nécessaire de modifier l’architecture de l’ensemble de pilotage existant.
En effet, cet ajout nécessite seulement soit d’ajouter une unité de traitement de données 24 comme le premier exemple de réalisation de l’invention, soit d’interposer un module de commutation 38 entre le dispositif de pilotage manuel 12 et le module d’entrée / sortie 18, ce qui simplifie l’intégration du système de pilotage automatique 16 dans l’ensemble de pilotage 10.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble de pilotage (10) de véhicule, notamment de véhicule ferroviaire, comportant :
- un dispositif de pilotage manuel (12) actionnable manuellement par un opérateur et configuré pour générer des consignes de pilotage du véhicule en traction et/ou freinage en fonction de l’actionnement effectué par l’opérateur,
- un système de commande (14) de véhicule comprenant un module de commande (20) configuré pour commander la traction et/ou le freinage du véhicule en fonction des consignes de pilotage, et
- un système de pilotage automatique (16) comprenant :
+ un module de pilotage automatique (36) configuré pour générer de manière automatique des consignes de pilotage du véhicule en traction et/ou freinage, et
+ un module de commutation (38) interposé entre le dispositif de pilotage manuel (12), le module de pilotage automatique (36) et le module de commande (20), de manière à transmettre au module de commande (20) sélectivement les consignes de pilotage générées par le dispositif de pilotage manuel (12) dans un mode de pilotage manuel ou les consignes de pilotage générées par le module de pilotage automatique (36) dans un mode de pilotage automatique,
l’ensemble de pilotage (10) de véhicule comportant en outre un bouton de commutation (44) actionnable manuellement par un opérateur pour commuter entre le mode de pilotage manuel et le mode de pilotage automatique.
2. Ensemble de pilotage (10) selon la revendication 1 , dans lequel le module de commutation (38) est configuré de sorte que le mode de pilotage manuel est prioritaire sur le mode de pilotage automatique.
3. Ensemble de pilotage (10) selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le dispositif de pilotage manuel (12) est configuré pour générer des consignes de pilotage manuel sous forme d’un signal logique de pilotage manuel, le module de pilotage automatique (36) est configuré pour générer des consignes de pilotage automatique sous forme d’un signal numérique de pilotage automatique, et le module de commutation (38) est configuré pour générer un signal logique de pilotage automatique à partir du signal numérique de pilotage automatique.
4. Ensemble de pilotage (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module de commutation (38) est configuré pour commuter du mode de pilotage manuel au mode de pilotage automatique lorsqu’une ou plusieurs des conditions suivantes sont réalisées : - une cabine de pilotage dans laquelle est située le dispositif de pilotage manuel (12) est en service ;
- la vitesse du véhicule le long des voies est nulle ;
- un système de freinage de service (54) n’est pas activé manuellement ;
- le dispositif de pilotage manuel (12) est dans une position neutre dans laquelle aucune consigne de traction / freinage n’est générée ;
- un bouton de commutation (44) a été actionné manuellement par un opérateur ; et/ou
- la commutation en mode de pilotage automatique est requise par le système de pilotage automatique (16).
5. Ensemble de pilotage (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module de commutation (38) est configuré pour commuter du mode de pilotage automatique au mode de pilotage manuel lorsqu’une ou plusieurs des conditions suivantes est(sont) réalisée(s) :
- le dispositif de pilotage manuel (12) quitte une position neutre dans laquelle aucune consigne de traction / freinage n’est générée ;
- un système freinage d’urgence (58) est activé ;
- un système freinage de sécurité (56) est activé ;
- un système de freinage de service (54) est activé manuellement ; et/ou
- une demande de mode de pilotage automatique effectuée par le système de pilotage automatique (16) est annulée.
6. Ensemble de pilotage (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de commande (14) de véhicule comprend un module d’entrée/sortie (18) configuré pour recevoir les consignes de pilotage manuel sous la forme de signaux logiques de pilotage manuel, le module de commutation (38) étant configuré pour sélectivement transmettre au module d’entrée/sortie (18) les signaux logiques de pilotage manuel ou convertir des signaux numériques de pilotage automatique en signaux logiques de pilotage automatique et les transmettre au module d’entrée/sortie (18).
7. Ensemble de pilotage (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, le système de pilotage automatique (16) comprenant un ensemble de détection (32) configuré pour déterminer la position, la vitesse et/ou l’accélération du véhicule, et/ou pour détecter la présence d’un obstacle sur le trajet du véhicule, le module de pilotage automatique (36) étant configuré pour générer les consignes de pilotage automatique en fonction de données de détection fournies par l’ensemble de détection (32), l’ensemble de détection (32) comprenant de préférence un système de télémétrie optique, un système de télémétrie radar, un système de télémétrie acoustique, un odomètre, une centrale inertielle, et/ou un dispositif de géolocalisation par satellite.
8. Procédé de commande d’un véhicule, notamment d’un véhicule ferroviaire, au moyen d’un ensemble de pilotage (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant :
- la commande du véhicule à partir de consigne de pilotage générée par le dispositif de pilotage manuel (12) actionnable manuellement par un opérateur,
- la commutation du mode de pilotage manuel au mode de pilotage automatique ; et
- la génération de consignes de pilotage automatique par le module de pilotage automatique (36).
9. Programme d’ordinateur comprenant des instructions de code propres à être enregistrées dans une mémoire informatique (28) et exécutées par un processeur (30) pour la mise en oeuvre du procédé de commande selon la revendication 9.
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