FR2531225A3 - Procede de mesure de parametres cinematiques d'un vehicule terrestre, dispositif pour sa mise en oeuvre, et application a un vehicule ferroviaire - Google Patents

Abstract

PROCEDE ET DISPOSITIF DE MESURE DE LA VITESSE ET DE L'ACCELERATION D'UN VEHICULE PAR VOIE NUMERIQUE. UNE HORLOGE H DELIVRE DES IMPULSIONS LENTES HL ET DES IMPULSIONS RAPIDES HR. CES DERNIERES SONT COMPTEES DANS UN COMPTEUR DE TEMPS CT. DES IMPULSIONS DE DISTANCE V FOURNIES PAR UN DETECTEUR TACHYMETRIQUE TY SONT COMPTEES DANS UN COMPTEUR DE DISTANCE CD. UNE PORTE A1 AUTORISE CE COMPTAGE PENDANT LA PRESENCE D'UNE IMPULSION HL. LES IMPULSIONS HR, GRACE A UNE PORTE A2, NE SONT COMPTEES QU'ENTRE LE DEBUT DE LA PREMIERE IMPULSION V COMPTEE ET LE DEBUT DE LA PREMIERE IMPULSION V NON COMPTEE. UN CALCULATEUR CN EFFECTUE LA DIVISION POUR FOURNIR LA VITESSE W. APPLICATION A LA MESURE DE VITESSE ET D'ACCELERATION A BORD DE VEHICULES, EN PARTICULIER FERROVIAIRES.

Description

La presente invention concerne un procédé de mesure de paramètres cinématiques d'un véhicule terrestre, tels que la vitesse et l'accélération
L'invention concerne également un dispositif pour la mesure des paramètres précités, notamment par mise en oeuvre de ce procédé, et une application de ce procédé aux véhicules ferroviaires.

De telles mesures s t effectuent généralement en comptant des impulsions de distance émises par un détecteur tachymétrique, en nombre proportionnel à la distance parcourue. Cette information est en général traitée par intégration dans des systèmes analogiques pour en déduire la vitesse et I'accélération. Dans de tels systèmes, l'information "temps" nécessaire est en effet implicite et continue, ce qui facilite l'opération.

Toutefois, par sa nature même, le materiel mis en oeuvre par les techniques analogiques fait apparaltre un certain nombre d'inconvénients, dont les plus graves se rapportent à la dérive des apli.ficateurs et à la définition précise du zéro.

La présente invention vise à réaliser un pro cédé et un dispositif de mesure qui ne présente pas les inconvénients imputables à la technologie analogique.

Ce résultat est obtenu, conformément à un premier aspect de l'invention, en effectuant les opérations
suivantes
a) on émet simultanément deux suites d'impulsions de période et de durée différentes dites respectivement impulsions lentes et impulsions rapides;
b) on compte les impulsions de distance apparaissant pendant qu'une impulsion lente est présente;
c) on compte les impulsions rapides apparaissant entre le flanc montant de la première impulsion de distance comptée et le flanc montant de la première impulsion de distance non comptée;
d) on divise le résultat du comptage b) par le résultat du comptage c) pour obtenir la vitesse du véhicule à un coefficient près.

L'opération de mesure étant cadencée par les impulsions lentes, le comptage des impulsions de distance donne la distance parcourue et le comptage des impulsions rapides, dans l'intervalle ainsi défini, donne exactement le temps mis à.la parcourir. On obtient alors la vitesse par simple division, par voie purement numérique, sans passer par aucune étape analogique.

Aucune étape analogique n'intervenant, on supprime les causes d'erreur imputables au matériel analogique.

Suivant une réalisation préférée de l'invention, on effectue en outre les opérations suivantes:
e) on effectue la mesure de vitesse précitée respectivement sur deux impulsions. lentes successives;
f) on détermine l'intervalle de temps séparant les fronts montants des premières impulsions de distance comptées respectivement dans les deux mesures, de façon plus précise
g) on divise la différence des deux vitesses mesurées par cet intervalle de temps pour obtenir l'accélaration du véhicule.

L'intervalle de temps séparant les fronts montants précités est considéré, par définition, comme l'intervalle de temps séparant les deux mesures de vitesse successives. On obtient alors l'accélération moyenne pendant cet intervalle de temps.

Pour déterminer ct intervalle de temps, on effectue avantageusement les opérations suivantes:
h) on compte les impulsions rapides apparaissant entre le front montant de chaque impulsion lente et le front montant de chaque première impulsion de distance comptée pour obtenir deux écarts respectifs successifs:
i) on retranche la valeur du premier écart et l'on ajoute la valeur du second écart à la période des impulsions lentes pour obtenir l'intervalle de temps précite.

En d'autres termes, on prend pour base la période des impulsions lentes, que l'on corrige par les décalages variables qui existent entre les flancs montants de ces impulsions et ceux des impulsions de distance.

Suivant un second aspect de l'invention, le dispositif de mesure de paramètres cinématiques d'un véhicule terrestre comprend un détecteur tachymétrique monté sur au moins une roue du véhicule pour délivrer des impulsions de distance en nombre proportionnel à la distance parcourue par le véhicule, et il est caracterisé en ce qu'il comprend::
une horloge comportant une sortie d'impulsions lentes et une sortie d'impulsions rapides;
un compteur de distance relié au détecteur tachymérique par l'intermédiaire d'un premier étage d'autorisation dont une entrée de commande est reliée à la sortie d'impulsions lentes de l'horloge pour autoriser le comptage des impulsions de distance quand une impulsion lente d'horloge est présente;;
un-compteur de temps relié à la sortie d'impulsions rapides de l'horloge par l'intermédiaire d'un second étage d'autorisation dont une entrée de commande est reliée à une sortie de commande du premier étage d'autorisation pour autoriser le comptage des impulsions rapides d'horloge entre le front montant de la première impulsion de distance comptée et le front montaht de la première impulsion de distance non comptée;
et un étage de calcul numérique relié aux deux compteurs précités pour effectuer la division du contenu du compteur de distance par le contenu du compteur de temps.

Ces étages permettent le calcul de la vitesse par le procédé décrit plus haut.

Dans le but de calcule l'accélération, l'étage de calcul comprend en outre des moyens pour calculer la différence entre deux mesures de vitesse consécutives et comprend un opérateur de division pour diviser cette différence par la valeur de l'intervalle de temps séparant les deux mesures.

Suivant une application spécifique du procédé à la mesure des paramètres cinématiques d'un véhicule ferroviaire, on met en mémoire dans l'étage de calcul une donnee représentative du degré d'usure des roues de ce véhicule servant à la génération des impulsions de distance.

D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description détaillée.

qui va suivre.

Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs:
. la figure 1 est un schéma par blocs d'un dispositif conforme à l'invention, dans une réalisation limitée à la mesure de vitesse;
. la figure 2 est un chronogramme relatif au schéma de la figure 1;
. la figure 3 est un schéma détaillé d'une partie des étages de la figure 1;
. la figure 4 est un chronogramme détaille relatif au schéma de la figure 3;
. la figure 5 est un schéma par bloc du dispositif conforme à l'invention, avec les étages permettant la mesure de l'accélération;
. la figure 6 est un chronogramme relatif au schéma de la figure 5;;
. la figure 7 est un schéma détaillé d'une partie des étages de la figure 5;
. la figure 8 est un chronogramme relatif au schéma de la figure 7;
. la figure 9 est un schéma par blocs d'une forme de réalisation. particulière de l'invention;
. la figure 10 est un chronogramme relatif au schéma de la figure 9.

En référence à la figure 1, un detecteur tachy metrique TY d'un type connu est monté sur une roue d'un véhicule et délivre des impulsions en nombre proportionnel à la distance parcourue par le véhicule. Après passage dans un étage de mise en forme F, ces impulsions de distance V sont appliquées à un compteur de distance CD par l'intermédiaire d'un premier étage d'autorisation A1.

Une horloge H comporte une sortie 1 d'impulsions de période T = 100 ms et de durée 75 ms qui dans ce qui suit, seront appelées impulsions lentes FL, et une sortie 2 d'impulsions de période t = 10 ijs et de durée pratiquement négligeable qui, dans ce qui suit seront appelées impulsions- rapides.

Les impulsions lentes FL sont appliquées à une entrée de commande 3 de l'étage d'autorisation Al pour laisser passer les impulsions V vers le compteur
CD uniquement quand une impulsion FL est présente, comme il sera précisé plus loin.

Les impulsions HL sont également appliquées à un étage de calcul numérique CN auquel elles servent de base de temps.

Les impulsions rapides FR sont appliquées à un compteur de temps CT par l'intermédiaire d'un second étage d'autorisation A2 dont une entrée de commande 4 reçoit un signal CP issu d'une sortie de commande 5 du premier étage d'autorisation AI.

Par des moyens qui seront précisés plus loin, le signal CP apparaît au flanc montant de la première impulsion de distance V1 qui apparaît quand une impulsion lente FL est présente (figure 2), et il disparaît au flanc montant de la première impulsion Vn+l qui apparaît quand l'impulsion lente FL n'est plus présente.

Pendant tout le temps que le signal CP est présent, l'étage A2 est ouvert et les impulsions rapides HR sont comptées dans le compteur de temps CT.

Le signal CP est appliqué à l'étage de calcul
CN pour provoquer le transfert du contenu des compteurs à cet instant et appliquer ces contenus aux entrées d'un diviseur D1 en sortie duquel on recueille un signal W représentant la vitesse du véhicule.

En effet, si n impulsions de distance Vî à Vn ont été comptées, et si a est le nombre de ces impulsions correspondant à une distance unité parcourue, la distance n parcourue est n Si N est le nombre d'impulsions rapides
a
FR comptées, le temps mis pour parcourir cette distance est N.t, t étant la période-du signal d'impulsionsraRdes, n 1 d'où : W = N . at
L'invention prévoit d'incorporer dans le facteur a une donnée tenant compte du degré d'usure des roues, qui influe sur leur diamètre précis.

On va maintenant décrire en détail, en réfE- rence aux figures 3 et 4, l'étage d'autorisation Al et le mode d'élaboration du signal CP.

'L'entrée de commande 3 de l'étage Aî, qui reçoit les impulsions lentes FL est reliée en parallèle à l'entrée d'un monostable M de 40 ps et à 11 entrée
RAZ (complément de remise à zéro) d'une bascule B1.

L'entrée D1 de cette bascule est constamment sous tension et l'entrée H1 est reliée à la sortie du monostable, alors que sa sortie Oî est reliée à l'entrée D2 d'une autre bascule B2.

L'entrée de remise à zéro RAZ de cette bascule
B2 est reliée à la sortie du monos table M et son entrée
H2 reçoit les impulsions de distance V. Sa sortie O2 délivre le signal CP.

Le signal CP est appliqué à. l'entrée d'une porte ET6 qui reçoit par ailleurs les impulsions de distance V, et à l'entrée d'une porte ET7 constituant le second étage A2 et recevant par ailleurs les impulsions rapides HR. Les sorties de ces portes ET sont reliées respectivement aux compteurs CD de distance et CT de temps. c
Enfin, la sortie du monostable M est appliquée aux entrées de remise à zéro RAZ des deux compteurs.

En référence au chronogramme de la figure 4, quand une impulsion lente HL apparaît, la sortie Qî de la bascule B1 passe à 1, tandis que la sortie Q2 de la bascule B2 est forcée à zéro pendantila durée du monostable M.

Ensuite, la sortie Q2 passe à 1 pour délivrer le sional
CP qui ouvre les portes 6 et 7 pour autoriser le comptage des impulsions V et FR. Quand l'impulsion lente HL dispa raît, la sortie Qi de la bascule B1 tombe à zéro et le signal B2 disparaît au front montant de la première impulsion V qui suit la disparition de l'impulsion H.

Au départ, les compteurs ont été réinitialisés à zéro par l'impulsion dumonostable. A la fin de la mesure, leurs contenus Si et S2 correspondent aux n impulsions V et aux N impulsions FR comptées.

On va maintenant décrire, en référence à la figure 5, une autre forme de réalisation de l'invention permettant la mesure de l'accélération. Sur cette figure, les étages analogues et jouant le même rôle que dans la réalisation précédente portent les mêmes références.

Comme dans la réalisation précédente, une horloge E émet sur ses sorties 1 et 2 des impulsions respectives FL lentes et HR rapides.

Un détecteur tachymétrique TY émet, à travers un étage de mise en forme F, des impulsions de distance
V en nombre proportionnel à la distance parcourue, vers un compteur de distance CD par l'intermédiaire d'un premier étage d'autorisation Al,
L'étage d'autorisation Ai possède une entrée de commande 3 pour recevoir les impulsions lentes FL et laisser passer les impulsions V uniquement quand une impulsion FL est présente.

Les impulsions rapides FR sont appliquées à un compteur de temps CT par l'intermédiaire d'un second étage d'autorisation A2 dont une entrée de commande 4 est reliée à une sortie de commande 5 de l'étage Al pour recevoir de cet étage un signal de commande CP1.

Les compteurs CD et CDT sont reliés en sortie aux entres d'un diviseur D1 inclus dans un étage de calcul numérique CN, la sortie de ce diviseur délivrant un signal w représentant la vitesse du véhicule.

Une mémoire-tampon MT a une entre de signal 11 reliée à la sortie du compteur de temps CT et une entrée de commande 12 pour recevoir un signal ST émis par une sortie de commande 13 de l'étage d'autorisation Al.

L'effet de ce signal est de commander, à l'instant où il est émis, le transfert du contenu de compteur CT dans la mémoire MT. La memoire MT est reliée en sortie à l'étage de calcul CN.

On va maintenant décrire les étages essentiels de l'étage de calcul CN, en référence également au chronogramme de la figure 6.

Alors que, dans la réalisation précédente, le comptage des impulsions rapides HR commençait au flanc montant de la premiere impulsion de distance V1 comptée, ici ce comptage commence, comme on le verra plus loin, au flanc montant de l'impulsion lente HL, sous la commande du signal CP1. CP1.Le flanc descendant de ce signal apparais- sant au même instant que dans la réalisation précédente, l'intervalle de temps à considérer pour le calcul de la vitesse W est donc la dutée Tl du signal CP1 diminuée de la durée tl qui sépare le flanc montant de ce signal du flanc montant de l'impulsion Vi Cette durée correspond précisément au contenu de la mémoire-tampon MT. I1 est donc prévu un soustracteur S1 qui retranche la durée tl à la durée T1 et qui applique le résultat, comme divi- seur à l'opérateur de division D1.Autrement dit, si l'on conserve à N la même signification que dans l'exemple précédent, le compteur CT contient N1+N (voir aussi figure 8) et la soustraction précité revient à calculer N1+N-M1.

La sortie du diviseur D1 est reliée à une mémoire M et à un soustracteur S2 qui permettent de calculer la différence W2-W1 entre deux vitesses successivement mesurées. L'intervalle de temps #t qui sépare ces mesures est pris, par définition, égal à l'intervalle de temps qui sépare deux flancs montants successifs du signal CP. Il apparaît, sur la figure 6, que cet intervalle #t est égal à T-t1+t2, où T est la période des impulsions longues et ot tl et t2 sont deux contenus successifs de la mémoire MT..

La mémoire MT est reliée en sortie à un étage de calcul C qui calcule #t. Les quantités W1-w2 et #t sont appliquées aux entrées d'un diviseur D2 qui donne en sortie un signal AC représentant l'accélération moyenne dans l'intervalle de temps At.

On va maintenant décrire en détail, en référence aux figures 7 et 8, l'étage d'autorisation Al et son fonctionnement.

L'entrée de commande 3 de 11 étage Al (qui reçoit les impulsions lentes FL) est reliée à une entrée d'une porte OU 14 dont la sortie est reliée à la sortie de commande 5 qui délivre le signal CP1. Ce signal apparalt donc dès le front montant d'une impulsion ITL -(figure 8), pour venir ouvrir la porte ET7 qui constitue l'étage A2 et autoriser ainsi, dès c et instant, le comptage des impulsions rapides HR dans le compteur CT.

Les impulsions FL sont en outre dérivées vers un monostable Mi d'une durée de 40 ps dont la sortie est reliée aux entrées RAZ de remise à zéro des compteurs CD et CT.

Les impulsions FL sont encore dérivées vers l'entrée D d'une bascule 33 qui reçoit sur son entrée E les impulsions de distance V, de sorte que la sortie Q passe à "un" sur le front montant de la première impulsion V qui suit le front montant de l'impulsion HL.

Cette sortie Q délivre le signal CP qui, en ouvrant la porte ET6, autorise le comptage des impulsions V dans le compteur CD. Ce comptage cesse au flanc descendant de l'impulsion HL.

Le signal CP est également appliqué à l'entrée de la porte OU 14, de sorte que le signal CPi -persiste après la fin de l'impulsion HL et disparaît en même temps que le signal CP.

Le signal CP est également appliqué à un monostable sol2, d'une durée de 10 ps, qui délivre en sortie le signal ST commandant le transfert dans la mémoire MT du contenu du compteur CT au moment ou apparaît le signal CP.

La durée indiquée pour les monostables est donnée à titre indicatif et pourrait être différente, tout en restant nettement inférieure à la période t des impulsions rapides FR.

On va maintenant décrire, en référence aux figures 9 et 10, une autre forme de réalisation de l'invention.

Cette réalisation est analogue aux précédentes et comprend un détecteur tachymétrique TY relié à un étage de mise en forme F pour délivrer des impulsions de distance V. Elle comprend également une horloge E délivrant des impulsions rapides FR vers un compteur de temps CT et des impulsions lentes vers un étage de calcul CN pour lui servir de base de temps.

Mais ici les étages d'autorisation sont incor porés à l'étage de calcul ainsi que le compteur de distance, les impulsions de distances V étant directement appliquées à l'étage CN.

Cet étage de calcul cadence entièrement ltope- ration au moyen d'un signal de synchronisation SY appli qué au compteur de temps CN.

A chaque front montant d'une impulsion lente
HL, l'étage de calcul CN émet un signal sv (figure. 10) qui commande le début du comptage des impulsions rapides dans le compteur CT. En même temps, l'étage de calcul compte les impulsions de distance V et les met en mémoire dans une mémoire MD.

Au signal SY suivant, la mesure est terminée.

L'échange des données mesurées s'effectue par un bus B reliant l'étage CN aux étages CT et MD et l'étage de calcul a calcule la vitesse comme précédeinment, la durée T1 de la mesure étant celle qui separe les deux signaux sv consécutifs.

Une autre mesure commence au même instant.

Bien entendu, l'étage de calcul effectue égale- ment le calcul de l'accélération à partir du temps vrai déterminé avec la précision de l'horloge rapide à chaque période d'échantillonnage grâce au signal SY.

Cette réalisation a pour avantage de simplifier les circuits et de permettre l'utilisation de composants plus courants.

I1 va de soi que l'invention ne se limite pas aux exemples décrits mais couvre toute variante à la portée de l'homme de l'art

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Procédé de mesure de paramètres cinématiques d'un véhicule terrestre, telles que la vitesse (W) et I'accélération (AC), à partir d'une suite d'impulsions de distance (V) émises par un détecteur tachymétrique (TY) en nombre proportionnel à la distance parcourue par le véhicule, caractérisé en ce qu'on effectue les opéras tions suivantes::

a) on émet simultanément deux suites d'impulsions de période dt de durée differentes dites respectivement impulsions- lentes (FL) et impulsions rapides (FR);

b) on compte les impulsions de distance (V) apparaissant pendant qu'une impulsion lente (FL) est présente;

c) on compte les impulsions rapides (R) apparaissant entre le flanc montant de la première impulsion de distance (V1) comptée et le flanc montant de la pre mière impulsion de distance (anal) non comptée;

d) on divise le résultat (n) du comptage b) par le résultat (N) du comptage c) pour obtenir la vitesse du véhicule.

2. Procédé conforme à la revendication 1, carac térisé en ce qu'on effectue en outre les opérations suivantes:

e) on effectue la mesure de vitesse précitée respectivement sur deux impulsions lentes successives;

f) on détermine l'intervalle de temps (At) séparant les fronts montants des premières impulsions de distance comptées respectivement dans ces deux mesures;

g) on divise la différence des deux vitesses mesurées (W1, 2) par cet intervalle de temps (At) pour obtenir l'accélération du véhicule.

3. procédé conforme à la revendication 2, carac térisé en ce que, pour déterminer l'intervalle de temps (At) précité, on effectue les opérations suivantes:

h) on compte les impulsions rapides apparaissant entre le front montant de chaque impulsion lente (FL) et le front montant de chaque première- impulsion de distance comptée (V1) pour obtenir deux écarts respectifs successifs (t1, t2);

i) on retranche la valeur du premier écart (tl) et l'on ajoute la valeur du second écart (t2) à la période (T) des impulsions lentes (HL) pour obtenir l'intervalle de temps (At) précité.

4. Dispositif de mesure de paramètres cinématiques d'un véhicule terrestre, comprenant un détecteur tachymétrique (TY) monté sur au moins une roue de véhicule pour délivrer des impulsions de distance (V) en nombre proportionnel à la distance parcourue par le véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend::

une horloge (E) comportant une sortie (1) d'impulsions lentes (FL) et une sortie (2) d'impulsions rapides (HR);

un compteur de distance (CD) relié au détecteur tachymétrique (TY) par l'intermédiaire d'un premier étage d'autorisation (Al) dont une entrée de commande (3) est reliée à la sortie (1) d'impulsions lentes (L) de l'horloge (E) pour autoriser le comptage des impulsions de distance (V) quand une impulsion lente (9L) d'horloge est présente;;

un compteur de temps (CT) relié à la sortie (2) d'impulsions rapides (R) de l'horloge (E) par l'intermédiaire d'un second étage d'autorisation (A2) dont une entrée de commande (4) est reliée à une sortie de commande (5) du premier étage d'autorisation (A1) pour autoriser le comptage des impulsions rapides d'horloge (HR) entre le front montant de la première impulsion de distance comptée (V1) et le front montant de la première impulsion de distance non comptée (Vn+l);

et un étage de calcul numérique (CN) relié aux deux compteurs précités (CD, CT) pour effectuer la division du contenu (S1) du compteur de distance (CD) par le contenu (S2) du compteur de temps (CT).

5. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que l'étage de calcul (CN) comprend des moyens (M, S2) pour calculer la différence (w. 2-wl) entre deux mesures de vitesse consécutives (W1, W2) et comprend un opérateur de division (D2) pour diviser cette différence par la valeur de l'intervalle de temps (At) séparant ces deux mesures.

6. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que le compteur de temps (CT) est relié en parallèle à l'étage de calcul (cet) et à une mémoire-tampon (T) elle-même reliée à l'étage de calcul, la commande (CP1) émise par le premier étage d'autorisation (A1) vers le second étage (A2) étant prévue pour ouvrir ce dernier dès le front montant d'-une impulsion d'horloge lente (HL), et une liaision (ST) étant prévue entre une sortie du premier étage d'autorisation (A1) et la mémoire-tampon (MT) pour provoquer le stockage dans cette mémoire du contenu -du compteur de temps (CT) au front montant dela première impulsion de distance (V1) qui suit le front montant de l'impulsion d'horlogelente (HL).

7. Dispositif conforme à la revendication 6, baractérisé en ce que l'étage de calcul (CN) est agencé pour retrancher de la période (T) des impulsions dlhor- loge lentes (HL) le contenu (tl) de la mémoire-tampon (MT) à un instant donné, pour y ajouter le contenu suivant (t2) de la mémoire-tampon, et pour appliquer ce résultat (T-tl+t2) comme diviseur à l'opérateur de division (D2).

8. Dispositif conforme à l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les étages d'autorisation et le compteur de distance sont incorpores à l'étage de calcul (CN), cet étage étant relié par un bus (B) au compteur de temps (CT) et à une mémoire (?ID) des impulsions de distance (V), et une liaison (SY) étant prévue entre l'étape de calcul (CN) et le compteur de temps (CT) pour cadencer l'opération.

9. Application d'un procedé conforme à l'une des revendications 1 à 3 à la mesure des paramètres cinématiques d'un véhicule ferroviaire, caractérisé en ce qu'on met en mémoire dans l'étage de calcul (CN) une donnée (a) représentative du degré d'usure des roues de ce vehiculequi servent à la génération des impulsions de distance (V).