FR3003209A1 - Vehicule ferroviaire comportant un dispositif de diagnostic, systeme ferroviaire et procede de diagnostic associes - Google Patents

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Andriananja Pierre Solomalala
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Alstom Transport Technologies SAS
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Alstom Transport SA
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Abstract

Véhicule ferroviaire destiné à circuler sur un réseau ferroviaire (4) d'une infrastructure ferroviaire (2), le véhicule ferroviaire (10) comprenant des équipements électriques (18, 20) et un dispositif de diagnostic (14) embarqués, le dispositif de diagnostic (14) comprenant au moins un dispositif capteur (44) associé à un équipement électrique (18, 20) et comprenant au moins un capteur propre à délivrer au moins une information d'état de fonctionnement de l'équipement électrique (18, 20) associé, le dispositif de diagnostic (14) comprenant en outre un module de communication (48) configuré pour communiquer à l'infrastructure ferroviaire (2) des données représentatives de l'état de fonctionnement du ou de chaque équipement électrique (18, 20), déterminées à partir des informations d'état de fonctionnement délivrées par le ou chaque capteur du dispositif capteur (44) associé. Système ferroviaire et procédé de diagnostic associés.

Description

Véhicule ferroviaire comportant un dispositif de diagnostic, système ferroviaire et procédé de diagnostic associés La présente invention concerne un véhicule ferroviaire. Plus précisément, l'invention concerne un véhicule ferroviaire destiné à circuler sur un réseau ferroviaire d'une infrastructure ferroviaire, le véhicule ferroviaire comprenant des équipements électriques et un dispositif de diagnostic embarqués, le dispositif de diagnostic comprenant au moins un dispositif capteur associé à un équipement électrique et comprenant au moins un capteur propre à délivrer au moins une information d'état de fonctionnement de l'équipement électrique associé.
Le domaine de l'invention est celui du diagnostic des équipements de traction et de conversion de puissance électrique embarqués à bord des véhicules ferroviaires. Afin de disposer d'une source d'information relative à l'état de fonctionnement de ces équipements, il est connu d'équiper les véhicules ferroviaires d'un dispositif de diagnostic comprenant des capteurs couplés aux équipements que l'on souhaite surveiller et connectés en sortie à une unité de traitement. Ces capteurs fournissent alors une information relative au fonctionnement de ces équipements. Les informations ainsi obtenues permettent alors, après traitement par l'unité de traitement, de déterminer un état de fonctionnement de ces équipements indiquant si ceux-ci sont en bon état, nécessitent de faire l'objet d'une procédure de maintenance, ou encore s'ils sont défectueux et doivent être remplacés. Toutefois, les dispositifs de diagnostic connus présentent un inconvénient. En effet, les informations d'état de fonctionnement fournies par l'unité de traitement ne sont mises à disposition que du seul personnel de bord, par exemple via un tableau de bord situé dans la locomotive du véhicule.
Les informations relatives aux états des équipements électriques ou de traction doivent alors être relayées au personnel adéquat en vue des procédures de maintenance ou de remplacement des pièces défectueuses, ce qui rend complexe la gestion d'un parc de véhicules ferroviaires de ce type. L'un des buts de l'invention est de résoudre ce problème.
A cet effet, l'invention concerne un véhicule ferroviaire du type précité, dans lequel le dispositif de diagnostic comprend en outre un module de communication configuré pour communiquer à l'infrastructure ferroviaire des données représentatives de l'état de fonctionnement du ou de chaque équipement électrique, déterminées à partir des informations d'état de fonctionnement délivrées par le ou chaque capteur du dispositif capteur associé.
Selon d'autres aspects de l'invention, le véhicule ferroviaire comprend une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes, prise(s) isolément ou selon toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) : - le dispositif de diagnostic comprend en outre une unité de traitement connectée au ou à chaque dispositif capteur et au module de communication et configurée pour déterminer l'état de fonctionnement du ou de chaque équipement électrique associé à partir de ou des informations d'état de fonctionnement fournies par le dispositif capteur associé ; - le dispositif de diagnostic comprend au moins un dispositif capteur pour chaque équipement électrique; - les équipements électriques comprennent au moins un onduleur comprenant : - au moins un module de conversion pour la régulation de la puissance électrique délivrée par l'onduleur, - un module d'allumage pour la commande du ou des modules de conversion, - un module de connexion pour la connexion électrique de l'onduleur, - un module de filtrage pour le filtrage de la puissance électrique délivrée par l'onduleur, et/ou - un module de refroidissement pour le refroidissement de l'onduleur; - le dispositif de diagnostic comprend, pour chaque onduleur, un dispositif capteur comprenant : - un capteur d'état d'allumage pour mesurer la bonne marche du module d'allumage, - un capteur d'isolation pour mesurer l'isolation du module de connexion, - un capteur de température de filtrage pour mesurer la température du module de filtrage, et/ou - un capteur de température de refroidissement pour mesurer la température du module de refroidissement ; - l'unité de traitement est configurée pour déterminer, pour chaque onduleur, un état de fonctionnement du module d'allumage, du module de connexion, du module de filtrage et/ou du module de refroidissement à partir des informations d'état de fonctionnement délivrées respectivement par le capteur d'état d'allumage, le capteur d'isolation, le capteur de température de filtrage et/ou le capteur de température de refroidissement.35 - chaque module de conversion comprend une pluralité d'éléments de conversion de puissance électrique, le dispositif capteur comprenant, pour chaque élément de conversion, un capteur de courant et/ou un capteur de tension intégrés dans l'élément de conversion correspondant, l'unité de traitement étant configurée pour déterminer un état de fonctionnement de chaque module de conversion à partir des informations d'état de fonctionnement délivrées par lesdits capteurs de courant et/ou capteurs de tension ; - les éléments de conversion sont des puces électroniques comportant des interrupteurs actionnables entre une position ouverte et une position fermée pour la régulation de la puissance électrique délivrée par l'onduleur correspondant ; - le véhicule ferroviaire comprend en outre une source d'énergie électrique auxiliaire propre à délivrer à chaque module de conversion des impulsions électriques, le dispositif de diagnostic comprenant en outre des capteurs de surtension pour mesurer la tension électrique aux bornes d'un module de conversion d'un onduleur, l'unité de traitement étant configurée pour déterminer un état de fonctionnement de chacun des modules de conversion à partir des informations d'état de fonctionnement fournies par le capteur de surtension correspondant lors de la réponse des modules de conversion à des impulsions électriques fournies par la source d'énergie auxiliaire ; - l'état de fonctionnement du ou de chaque équipement électrique déterminé par l'unité de traitement a une valeur donnée parmi plusieurs valeurs possibles, dont au moins une première valeur correspondant à un état fonctionnel dudit équipement électrique, une deuxième valeur indiquant que ledit équipement électrique est fonctionnel mais nécessite une opération de maintenance, et une troisième valeur correspondant à un état non fonctionnel dudit équipement électrique ; - l'unité de traitement est en outre adaptée pour déterminer une information d'état général du véhicule ferroviaire ayant une valeur parmi plusieurs valeurs possibles, dont au moins une quatrième valeur correspondant à un état général dans lequel le véhicule ferroviaire est adapté pour circuler, une cinquième valeur correspondant à un état général dans lequel l'état de fonctionnement d'au moins un équipement électrique vaut la deuxième valeur ou la troisième valeur et le train est adapté pour circuler, et une sixième valeur correspondant un état général dans lequel le véhicule ferroviaire est inadapté pour circuler ; - le module de communication est déporté par rapport aux équipements électriques ; - l'unité de traitement est déportée par rapport aux équipements électriques ; et35 - les équipements électriques sont compris dans le groupe formé par : un moteur de traction, un convertisseur auxiliaire et un onduleur. En outre, l'invention concerne un système ferroviaire comprenant une infrastructure ferroviaire comprenant un réseau ferroviaire et au moins un véhicule ferroviaire tel que défini ci-dessus, l'infrastructure ferroviaire comprenant une plateforme de gestion propre à recevoir des données d'état de fonctionnement communiquées par le module de communication du dispositif de diagnostic du ou de chaque véhicule ferroviaire. Par ailleurs, l'invention concerne un procédé de diagnostic d'un équipement électrique embarqué d'un véhicule ferroviaire circulant sur un réseau ferroviaire d'une infrastructure ferroviaire, dans lequel : - on détermine au moins une information d'état de fonctionnement de l'équipement électrique à l'aide d'un dispositif capteur embarqué associé comprenant au moins un capteur propre à délivrer au moins une information d'état de fonctionnement de l'équipement électrique, - on communique des données représentatives de l'état de fonctionnement de l'équipement électrique déterminées à partir des informations d'état de fonctionnement délivrées par le ou chaque capteur du dispositif capteur associé vers une plateforme de gestion au sol de l'infrastructure ferroviaire.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux Figures annexées, sur lesquelles : la Figure 1 est une illustration schématique d'un véhicule ferroviaire et d'un système ferroviaire selon l'invention ; et la Figure 2 est une illustration schématique d'un onduleur du véhicule ferroviaire de la Figure 1. En référence à la Figure 1, un système ferroviaire 8 comprend une infrastructure ferroviaire 2 et au moins un véhicule ferroviaire 10. L'infrastructure ferroviaire 2 comprend un réseau ferroviaire 4 et une plateforme de gestion P au sol. Le véhicule ferroviaire 10 circule sur le réseau ferroviaire 4. Le véhicule ferroviaire 10, ci-après véhicule 10, comporte un ensemble d'équipements électriques 12. En outre, il comprend un dispositif de diagnostic 14 des équipements électriques et une source d'énergie électrique auxiliaire 16, ci-après source auxiliaire 16.
L'ensemble d'équipements électriques 12 comporte des équipements d'alimentation 18 adaptés pour assurer l'alimentation en énergie électrique du véhicule 10 à partir d'un réseau d'alimentation électrique de l'infrastructure ferroviaire 2 et des équipements de traction 20 adaptés pour réaliser la propulsion du véhicule 10. Les équipements d'alimentation 18 comprennent par exemple un onduleur 22 pour l'alimentation en énergie électrique des équipements de traction 20 et un convertisseur auxiliaire 24 pour l'alimentation en énergie électrique de systèmes auxiliaires du véhicule 10. Les systèmes auxiliaires sont par exemple les systèmes d'éclairage du véhicule 10, ou encore les systèmes de climatisation. En pratique, le véhicule 10 comprend plusieurs onduleurs 22 et plusieurs convertisseurs auxiliaires 24.
Les onduleurs 22 et les convertisseurs auxiliaires 24 sont situés sur la toiture du véhicule 10, sous la caisse du véhicule 10, et/ou dans le véhicule 10 lui-même. La Figure 2 illustre schématiquement un onduleur 22 d'un véhicule 10 selon l'invention. L'onduleur 22 reçoit une puissance électrique d'entrée issue d'un réseau d'alimentation de l'infrastructure ferroviaire 2 et auquel le véhicule 10 est connecté, et est propre à délivrer en sortie une puissance électrique régulée à un équipement de traction 20, tel qu'un moteur de traction triphasé. En référence à la Figure 2, l'onduleur 22 comprend une pluralité d'éléments d'onduleur.
Plus précisément, l'onduleur 22 comprend plusieurs modules de conversion 26. En outre, l'onduleur 22 comprend un module d'allumage 28 configuré pour réaliser la commande des modules de conversion 26 et un module de connexion 30 pour connecter électriquement l'onduleur 22 aux équipements électriques et aux autres éléments du véhicule 10 que l'onduleur 22 alimente en puissance électrique. L'onduleur 22 comprend également un module de filtrage 32 et un module de refroidissement 34. Les modules de conversion 26 sont adaptés pour réguler la puissance électrique délivrée par l'onduleur 22. Ces modules de conversion 26 sont également connus sous l'expression anglophone de « pack IGBT » (lnsulated Gate Bipolar Transistor), qui signifie groupement de transistors bipolaires à grille isolée. L'onduleur 22 comprend six modules de conversion 26 associés par paires, chaque paire étant elle-même associée à l'une de trois phases que comporte l'onduleur 22. Pour plus de clarté, seuls quatre modules de conversion 26 sont représentés sur la Figure 2.
Chaque module de conversion 26 comprend une pluralité d'éléments de conversion 36 (représentés sur seulement deux des quatre modules de conversion 26) adaptés pour réguler la puissance électrique délivrée par l'onduleur. Ces éléments de conversion 36 sont par exemples des puces électroniques sur lesquelles sont intégrés des interrupteurs 38 actionnables entre une position ouverte et une position fermée. Les éléments de conversion 36 et leurs interrupteurs 38 sont alors commandés par le module d'allumage 28. Les modules de conversion 26 sont une source de chaleur importante dans l'onduleur 22. Les modules de conversion 26 sont agencés au contact du module de refroidissement 34 via un matériau thermique 40, tel qu'une graisse présentant une bonne conductivité thermique. Ceci améliore les transferts de chaleur entre les modules de conversion 26 et le module de refroidissement 34. Le matériau thermique 40 n'est représenté que pour un module de conversion 26. Le module de filtrage 32 est adapté pour filtrer l'énergie électrique délivrée par l'onduleur 22. A cet effet, le module de filtrage 32 comprend des capacités adaptées pour filtrer l'énergie électrique délivrée par l'onduleur 22. Le module de filtrage 32 est également une source de chaleur importante de l'onduleur 22. Le module de refroidissement 34 est adapté pour refroidir les modules de conversion 26 et l'onduleur 22 de façon générale. A cet effet, le module de refroidissement 34 comporte une plaque en matériau conducteur thermiquement dans laquelle sont ménagées des conduites destinées au passage d'un fluide caloporteur mis en circulation, tel que de l'eau ou de l'air. Les équipements de traction 20 sont par exemple des moteurs de traction destinés à propulser le train.
Les moteurs de traction sont par exemple des moteurs à aimants permanents triphasés et alimentés en énergie électrique par un ou plusieurs onduleurs 22. Le dispositif de diagnostic 14 est adapté pour réaliser le diagnostic des équipements électriques 18, 20 et pour communiquer des données d'état de fonctionnement des équipements électriques 18, 20 et du véhicule 10 à l'infrastructure ferroviaire 2, plus précisément à la plateforme de gestion P (Figure 1), ci après plateforme P. En référence à la Figure 1, le dispositif de diagnostic 14 comprend des dispositifs capteurs 44 respectivement associés aux équipements électriques 18, 20, une unité de traitement 46 connectée en sortie des dispositifs capteurs 44, et un module de communication 48 bidirectionnelle connecté d'une part à l'unité de traitement 46, et d'autre part à la plateforme P via un réseau de communication 50 sol-train.
Chaque dispositif capteur 44 est associé à un équipement électrique et est agencé au contact ou dans l'équipement électrique correspondant. Chaque dispositif capteur 44 comprend un ou plusieurs capteurs associés à l'équipement électrique 18, 20 correspondant ou à des éléments que comprend l'équipement électrique 18, 20. Chaque capteur d'un dispositif capteur 44 est adapté pour fournir en sortie une information d'état de fonctionnement représentative de l'état de fonctionnement de l'équipement électrique 18, 20 ou de l'élément d'équipement électrique 18, 20 correspondant, de sorte que les équipements électriques munis d'un dispositif capteur 44 peuvent être diagnostiqués.
En référence à la Figure 2, un dispositif capteur 44 associé à un onduleur 22 comprend: - un capteur d'état d'allumage 52 pour mesurer la bonne marche du module d'allumage 28, - un capteur d'isolation 54 pour mesurer la tension électrique aux bornes du module de connexion 30, - un capteur de température de filtrage 56 pour mesurer la température du module de filtrage 32, et - un capteur de température de refroidissement 58 pour mesurer la température du module de refroidissement 34.
Les capteurs d'état d'allumage 52, d'isolation 54, de température de filtrage 56 et de température de refroidissement 58 délivrent respectivement en sortie des informations relatives à la bonne marche du module d'allumage 28, à la bonne isolation électrique du module de connexion 30, à la température du module de filtrage 32 et à la température du module de refroidissement 34.
En outre, toujours en référence à la Figure 2, le dispositif capteurs 44 d'un onduleur 22 comprend des capteurs de surtension 60 respectivement associés à l'un des modules de conversion 26, ainsi que des capteurs de présence de matériau thermique 61 pour détecter la présence du matériau thermique 40 et chacun associé à l'un des modules de conversion 26 (seul le capteur de présence de matériau thermique 61 d'un module de conversion 26 est représenté sur la Figure 2). En outre, le dispositif capteur 44 comprend, pour chaque élément de conversion 36 de chaque module de conversion 26, un capteur de courant 62 et un capteur de tension 64 (représentés sur quelques éléments de conversion 36 pour un seul des modules de conversion 26 sur la Figure 2). Les capteurs de surtension 60 sont propres à fournir une information représentative de la tension aux bornes du module de conversion 26 correspondant lorsque celui-ci est soumis à des impulsions électriques de faible intensité fournies par la source auxiliaire 16. Ceci est décrit plus en détail dans ce qui suit. Les capteurs de présence de matériau thermique 61 sont agencés à l'interface entre un module de conversion 26 et le module de refroidissement 34, et sont adaptés pour fournir une information représentative de la présence ou non de matériau thermique 40 entre le module de conversion 26 correspondant et le module de refroidissement 34. Les capteurs de courant 62 sont propres à fournir une information représentative du courant traversant l'élément de conversion 36 correspondant lors du fonctionnement de l'onduleur 22.
La présence de capteurs de courant 62 dans tous les éléments de conversion 36 permet de détecter d'éventuels déséquilibres de courant entre les éléments 36 et pouvant intervenir dans l'onduleur 22 lorsque son fonctionnement se dégrade. Les capteurs de tension 64 sont propres à fournir une information représentative de la tension aux bornes des éléments de conversion 36.
Conjointement aux capteurs de courant 62, les capteurs de tension 64 permettent de disposer d'une information représentative de la puissance électrique fournie par chacun des éléments de conversion 36. Les capteurs de courant 62 et de tension 64 sont intégrés directement dans l'élément de conversion 36 correspondant.
En pratique, les capteurs de courant 62 et de tension 64 sont intégrés dans les éléments de conversion 36 lors de la fabrication de ces éléments 36. L'unité de traitement 46 est configurée pour collecter les informations d'état de fonctionnement fournies par les capteurs des dispositifs capteurs 44 du dispositif de diagnostic 14 et pour déterminer l'état de fonctionnement des éléments que comprennent les équipements électriques 18, 20 et des équipements électriques 18, 20 eux-mêmes à partir des informations d'état de fonctionnement fournies par les capteurs des dispositifs capteurs 44 correspondants. En pratique, pour ce faire pour un équipement électrique 18, 20 donné, l'unité de traitement 46 compare les informations d'état de fonctionnement fournies par chacun des capteurs du dispositif capteur 44 correspondant à des gabarits correspondant au comportement attendu des éléments de l'équipement 18, 20 afin de déterminer si l'équipement électrique 18, 20 est fonctionnel ou non, et, s'il ne l'est pas, le degré de défaillance associé. L'état de fonctionnement d'un équipement électrique 18, 20, ou d'un élément que comprend l'équipement électrique 18, 20 et auquel est associé un capteur, se présente sous la forme d'un indicateur ayant une valeur parmi plusieurs valeurs possibles, par exemple parmi au moins trois valeurs dont une première valeur V1 correspondant à un état fonctionnel de l'équipement 18, 20 ou de l'élément, une deuxième valeur V2 indiquant que l'équipement 18, 20 ou l'élément est fonctionnel mais nécessite une opération de maintenance, et une troisième valeur V3 correspondant à un état non fonctionnel de l'équipement ou de l'élément en question. Ces indicateurs sont par exemple présentés sous forme visuelle au personnel de bord via des moyens d'affichage 66 situés dans le poste de pilotage du véhicule 10. Pour déterminer l'état de fonctionnement d'un équipement à partir des informations d'état de fonctionnement des différents éléments de l'équipement électrique 18, 20 auxquels sont associés les capteurs de son dispositif capteur 44, l'unité de traitement 46 détermine que l'état de fonctionnement de l'équipement 18, 20 vaut l'une de la première V1, deuxième V2 ou troisième valeur V3 par exemple lorsqu'un nombre supérieur à un seuil prédéterminé de ses éléments dispose d'un état de fonctionnement valant la première V1, la deuxième V2 ou la troisième valeur V3, ou en fonction de l'état de fonctionnement du ou des éléments de l'équipement électrique 18, 20 qui sont nécessaires au bon fonctionnement de l'équipement 18, 20. Une information d'état de fonctionnement d'un élément d'un équipement électrique 18, 20 correspond donc également à une information d'état de fonctionnement de l'équipement électrique lui-même.
L'unité de traitement 46 est également adaptée pour déterminer une information d'état général du véhicule 10 à partir des états de fonctionnement des équipements électriques. L'information d'état général du véhicule 10 a une valeur parmi plusieurs valeurs possibles, par exemple parmi au moins une quatrième valeur V4 correspondant à un état général dans lequel le véhicule ferroviaire 10 est adapté pour circuler, une cinquième valeur V5 correspondant à un état général dans lequel l'état de fonctionnement d'au moins un équipement vaut la deuxième valeur V2 ou la troisième valeur V3 et le véhicule 10 est adapté pour circuler, et une sixième valeur V6 correspondant un état général dans lequel le véhicule V6 est inadapté pour circuler.
Dans l'exemple de la Figure 1, les états de fonctionnement des équipements électriques 18, 20 et des éléments qu'ils comprennent sont représentés par des indicateurs visuels ronds sous lesquels se trouve une liste d'équipements électriques et d'éléments d'équipements électriques du véhicule 10 dont les états de fonctionnement valent la première V1, la deuxième V2, respectivement la troisième valeur V3. En outre, les valeurs possibles de l'état général du véhicule 10 sont représentées par des indicateurs carrés sous lesquels sont par exemple listés les véhicules 10 du parc ferroviaire auquel il appartient. Les indicateurs visuels ronds et les indicateurs carrés sont par exemple des indicateurs physiques, ou encore des indicateurs informatisés affichés sur un écran de la plateforme P. Le module de communication 48 est adapté pour transmettre les états de fonctionnement des équipements électriques et des éléments d'équipements électriques ainsi que l'information d'état général du véhicule 10 à la plateforme P via le réseau de communication 50, ainsi que pour recevoir des données en provenance de la plateforme P. A cet effet, le module de communication 48 comprend des moyens de communication filaires et/ou sans fil, et implémente les protocoles de communication correspondants, tels que le standard WiFi, le standard GSM (« Global System for Telecommunications »), le standard UMTS (« Universal Mobile Telecommunication System »), les protocoles de transfert de données relatifs au réseau Internet, etc. L'unité de traitement 46 et le module de communication 48 sont déportés par rapports aux équipements électriques. En particulier, ils sont déportés par rapport aux équipements d'alimentation 18, de sorte qu'ils ne se trouvent pas impactés par le champ magnétique généré par les équipements électriques, qui fonctionnent pour la plupart sous une puissance électrique importante. L'unité de traitement 46 et le module de communication 48 se trouvent par exemple dans la locomotive du véhicule 10, par exemple au niveau du poste de pilotage du véhicule 10. Le réseau de communication 50 permet le transfert bidirectionnel de données entre le véhicule ferroviaire 10 et l'infrastructure 2, plus spécifiquement entre la plateforme P et le module de communication 48. Le réseau de communication 50 est par exemple un réseau dédié de l'infrastructure ferroviaire, un réseau Internet, un réseau GSM, etc. La plateforme P est adaptée pour centraliser les informations reçues des dispositifs de diagnostic 14 de tous les véhicules 10 d'un parc de véhicule donné, et à afficher les états de fonctionnement des éléments que comprennent les équipements électriques de tous les véhicules 10 de ce parc, des équipements électriques eux-mêmes, ainsi que l'état général de ces véhicules 10. La plateforme P comprend des moyens de communication filaires et/ou sans fil analogues à ceux du module de communication 48 des dispositifs de diagnostic 14, ainsi qu'un dispositif d'affichage 68 sur lequel les états de fonctionnement des éléments d'équipements électriques et des équipements électriques ainsi que l'état général des véhicules 10 du parc de véhicule 10 sont visualisables.
La plateforme P est également adaptée pour envoyer à destination du véhicule 10 des informations pour la mise à jour de logiciels et/ou d'éléments matériels du véhicule 10. A noter que la réception de ces informations au niveau du véhicule 10 est subordonnée à des normes de sécurité en matière de logiciels embarqués à bord des véhicules ferroviaires et n'est possible que lorsque le véhicule 10 est arrêté. La mise à jour des logiciels et des éléments matériels doit alors être validée par le conducteur. La source auxiliaire 16 est adaptée pour fournir aux équipements électriques, et notamment aux onduleurs 22, des impulsions électriques de faible intensité.
La source auxiliaire 16 est par exemple une batterie commandée par un ordinateur embarqué dans le véhicule 10. Le fonctionnement du véhicule 10 et de son dispositif de diagnostic 14 va maintenant être décrit en référence aux Figures 1 et 2. Lors du fonctionnement du véhicule 10, les différents dispositifs capteurs 44 fournissent des informations d'état de fonctionnement des équipements électriques et des éléments que ces équipements électriques comprennent et auxquels sont associés des capteurs. En référence à la Figure 2, au moins une information d'état de fonctionnement de chaque élément de chaque onduleur 22 est fournie à l'unité de traitement 46, qui détermine alors l'état de fonctionnement correspondant du module d'allumage 28, du module de connexion 30, du module de filtrage 32 et du module de refroidissement 34. En outre pour chaque module de conversion 26, des informations d'état de fonctionnement de chaque élément de conversion 36 que comprend ce module de conversion 26 sont envoyées à l'unité de traitement 46.
Ceci permet d'obtenir une information très précise de l'état de fonctionnement de chaque module de conversion 26, et donc particulièrement précise de l'état de fonctionnement de chaque onduleur 22. Par suite, ceci permet de raffiner considérablement la gestion de la mise en service ou hors service de chaque onduleur 22 comparativement à un cas de figure où seul le courant et/ou l'intensité fournie par les phases d'un onduleur 22 est utilisé pour ce faire, ce qui est classiquement le cas. Dans ce scénario, un onduleur 22 est habituellement mis hors service dès lors que le format de l'énergie électrique qu'il délivre s'écarte du format attendu, ce qui peut avoir de multiples causes. Une information concernant la présence ou non de matière thermique 40 est également envoyée pour chaque module de conversion 26.
En outre, une information d'état de fonctionnement de chaque module de conversion 26 est déterminée lorsque le véhicule 10 est à l'arrêt et déconnecté du réseau d'alimentation en énergie électrique de l'infrastructure ferroviaire. Pour ce faire, pour un onduleur 22, chaque module de conversion 26 reçoit des impulsions de faible intensité de la source auxiliaire 16. Le capteur de surtension 60 correspondant fournit une information représentative de la réponse du module de conversion 60 à ces impulsions. Cette signature permet de détecter le vieillissement des modules de conversion 26. En pratique, des valeurs d'état de fonctionnement supplémentaires sont associées à ces tests de surtension, et sont par exemple représentatives de l'âge effectif du module de conversion 26 correspondant. L'unité de traitement 46 détermine alors l'état de fonctionnement des différents éléments des équipements électriques 18, 20 et des équipements électriques 18, 20, ainsi que l'état général du véhicule 10 à partir des sorties des dispositifs capteurs 44. Ces états de fonctionnement sont affichés sur les moyens d'affichage 66 du poste de pilotage et sont communiqués au module de communication 48. Le module de communication 48 transfère, à la plateforme P via le réseau de communication 50, les états de fonctionnement des équipements électriques 18, 20 et des éléments de ces équipements auxquels sont associés des capteurs, ainsi que l'état général du véhicule 10. La plateforme P en réalise l'affichage à son tour via le dispositif d'affichage 68, et réalise l'affichage de ces états de fonctionnement pour tous les véhicules 10 du parc. Un opérateur détermine alors les équipements électriques 18, 20 ou les éléments des équipements électriques 18, 20 qui nécessitent d'être maintenus ou remplacés, et peut planifier la mise en circulation du parc directement à partir des informations visualisables sur la plateforme P. En outre, il dispose instantanément de l'information selon laquelle un équipement est devenu défectueux, ce qui facilite les interventions sur les pannes de matériel roulant. La gestion des équipements électriques du véhicule 10 et la planification de la mise en circulation des véhicules 10 d'un parc donné sont ainsi simplifiées. En outre, plus le nombre d'équipements électriques 18, 20 munis de dispositifs capteurs 44 est important pour un véhicule 10 donné, plus le diagnostic du véhicule 10 est précis et raffiné. En particulier, le diagnostic des onduleurs 22 est très précis, dans la mesure où l'état de fonctionnement de chacun des éléments principaux qu'ils comprennent est déterminé.
En particulier, l'état de fonctionnement de chaque module de conversion 26 est déterminé de façon très fine aussi bien pour la fonction de conversion de puissance en tant que telle via les capteurs de tension 62 et de courant 64 que pour leur vieillissement via les tests de surtension.
En outre, la présence de la source auxiliaire 16 et des capteurs de surtension 60 permet de réaliser ces tests de surtension directement in situ, alors qu'ils sont habituellement réalisés en laboratoire et requièrent un démontage des onduleurs 22. Par ailleurs, le fait que l'unité de traitement 46 et le module de communication 48 soient déportés par rapportés aux équipements électriques, et en particulier par rapport aux équipements d'alimentation 18, permet de protéger l'unité de traitement 46 et le module de communication 48 du champ magnétique généré par les équipements d'alimentation 18 qui est important. Dans un mode de réalisation particulier, l'unité de traitement 46 est également utilisée pour traiter des données relatives au fonctionnement du véhicule ferroviaire 10.
Dans d'autres modes de réalisation, l'unité de traitement 46 est adaptée pour également transférer les informations d'état de fonctionnement fournies par les dispositifs capteurs 44 au module de communication 48. Le module de communication 48 les transfère à son tour à la plateforme P. Ceci permet de disposer des informations directement issues des capteurs au niveau de la plateforme P, où un traitement plus complexe des données est moins contraignant à mettre en oeuvre qu'a bord d'un véhicule ferroviaire. Dans le mode de réalisation des Figures 1 et 2, le dispositif de diagnostic 14 comprend l'unité de traitement 46 qui est embarquée dans le véhicule et qui permet de traiter les informations d'état de fonctionnement délivrées par les dispositifs capteurs 44 à bord du véhicule 10 avant leur communication à l'infrastructure 2 à l'aide du module de communication 48. Le module de communication 48 communique à l'infrastructure des données d'état de fonctionnement qui correspondent aux états de fonctionnement et à l'état général du véhicule 10 déterminés par l'unité de traitement 46 à partir des informations d'état de fonctionnement issues des dispositifs capteurs 44.
En variante, le dispositif de diagnostic 14 est dépourvu d'unité de traitement embarquée dans le véhicule ferroviaire 10 et l'unité de traitement 46 est intégrée dans la plateforme de gestion P. Les dispositifs capteurs 44 sont connectés au module de communication 48. Le module de communication 48 communique à la plateforme P des données d'état de fonctionnement qui correspondent aux informations d'état de fonctionnement délivrées par les dispositifs capteur 44. Ces données sont reçues et traitées au sol par l'unité de traitement intégrée à la plateforme P.

Claims (16)

  1. REVENDICATIONS1.- Véhicule ferroviaire destiné à circuler sur un réseau ferroviaire (4) d'une infrastructure ferroviaire (2), le véhicule ferroviaire (10) comprenant des équipements électriques (18, 20) et un dispositif de diagnostic (14) embarqués, le dispositif de diagnostic (14) comprenant au moins un dispositif capteur (44) associé à un équipement électrique (18, 20) et comprenant au moins un capteur propre à délivrer au moins une information d'état de fonctionnement de l'équipement électrique (18, 20) associé, le dispositif de diagnostic (14) comprenant en outre un module de communication (48) configuré pour communiquer à l'infrastructure ferroviaire (2) des données représentatives de l'état de fonctionnement du ou de chaque équipement électrique (18, 20), déterminées à partir des informations d'état de fonctionnement délivrées par le ou chaque capteur du dispositif capteur (44) associé.
  2. 2.- Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de diagnostic (14) comprend en outre une unité de traitement (46) connectée au ou à chaque dispositif capteur (44) et au module de communication (48) et configurée pour déterminer l'état de fonctionnement du ou de chaque équipement électrique (18, 20) associé à partir de ou des informations d'état de fonctionnement fournies par le dispositif capteur (44) associé.
  3. 3.- Véhicule ferroviaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de diagnostic (14) comprend au moins un dispositif capteur (44) pour chaque équipement électrique (18, 20).
  4. 4.- Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les équipements électriques (18, 20) comprennent au moins un onduleur (22) comprenant : - au moins un module de conversion (26) pour la régulation de la puissance électrique délivrée par l'onduleur (22), - un module d'allumage (28) pour la commande du ou des modules de conversion (26), - un module de connexion (30) pour la connexion électrique de l'onduleur (22), - un module de filtrage (32) pour le filtrage de la puissance électrique délivrée par l'onduleur (22), et/ou - un module de refroidissement (34) pour le refroidissement de l'onduleur (22).
  5. 5.- Véhicule ferroviaire selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de diagnostic (14) comprend, pour chaque onduleur (22), un dispositif capteur (44) comprenant : - un capteur d'état d'allumage (52) pour mesurer la bonne marche du module d'allumage (28), - un capteur d'isolation (54) pour mesurer l'isolation du module de connexion (30), - un capteur de température de filtrage (56) pour mesurer la température du module de filtrage (32), et/ou - un capteur de température de refroidissement (58) pour mesurer la température du module de refroidissement (34).
  6. 6.- Véhicule ferroviaire selon la revendication 2 et l'une des revendications 4 à 5, caractérisé en ce que l'unité de traitement (46) est configurée pour déterminer, pour chaque onduleur (22), un état de fonctionnement du module d'allumage (28), du module de connexion (30), du module de filtrage (32) et/ou du module de refroidissement (34) à partir des informations d'état de fonctionnement délivrées respectivement par le capteur d'état d'allumage (52), le capteur d'isolation (54), le capteur de température de filtrage (56) et/ou le capteur de température de refroidissement (58).
  7. 7.- Véhicule ferroviaire selon la revendication 2 et l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que chaque module de conversion (26) comprend une pluralité d'éléments de conversion (36) de puissance électrique, le dispositif capteur (44) comprenant, pour chaque élément de conversion (36), un capteur de courant (62) et/ou un capteur de tension (64) intégrés dans l'élément de conversion (36) correspondant, l'unité de traitement (46) étant configurée pour déterminer un état de fonctionnement de chaque module de conversion (26) à partir des informations d'état de fonctionnement délivrées par lesdits capteurs de courant (62) et/ou capteurs de tension (64).
  8. 8.- Véhicule ferroviaire selon la revendication 7, caractérisé en ce que les éléments de conversion (36) sont des puces électroniques comportant des interrupteurs (38) actionnables entre une position ouverte et une position fermée pour la régulation de la puissance électrique délivrée par l'onduleur (22) correspondant.
  9. 9.- Véhicule ferroviaire selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une source d'énergie électrique auxiliaire (16) propre à délivrer à chaque module de conversion (26) des impulsions électriques, le dispositif de diagnostic (14) comprenanten outre des capteurs de surtension (60) pour mesurer la tension électrique aux bornes d'un module de conversion (26) d'un onduleur (22), l'unité de traitement (46) étant configurée pour déterminer un état de fonctionnement de chacun des modules de conversion (26) à partir des informations d'état de fonctionnement fournies par le capteur de surtension (60) correspondant lors de la réponse des modules de conversion à des impulsions électriques fournies par la source d'énergie auxiliaire (16).
  10. 10.- Véhicule ferroviaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'état de fonctionnement du ou de chaque équipement électrique (18, 20) déterminé par l'unité de traitement (46) a une valeur donnée parmi plusieurs valeurs possibles, dont au moins une première valeur (V1) correspondant à un état fonctionnel dudit équipement électrique (18, 20), une deuxième valeur (V2) indiquant que ledit équipement électrique (18, 20) est fonctionnel mais nécessite une opération de maintenance, et une troisième valeur (V3) correspondant à un état non fonctionnel dudit équipement électrique (18, 20).
  11. 11.- Véhicule ferroviaire selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'unité de traitement (46) est en outre adaptée pour déterminer une information d'état général du véhicule ferroviaire (10) ayant une valeur parmi plusieurs valeurs possibles, dont au moins une quatrième valeur (V4) correspondant à un état général dans lequel le véhicule ferroviaire (10) est adapté pour circuler, une cinquième valeur (V5) correspondant à un état général dans lequel l'état de fonctionnement d'au moins un équipement électrique (18, 20) vaut la deuxième valeur (V2) ou la troisième valeur (V3) et le train est adapté pour circuler, et une sixième valeur (V6) correspondant un état général dans lequel le véhicule ferroviaire (10) est inadapté pour circuler.
  12. 12.- Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module de communication (48) est déporté par rapport aux équipements électriques (18, 20).
  13. 13.- Véhicule ferroviaire selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'unité de traitement (46) est déportée par rapport aux équipements électriques.
  14. 14.- Véhicule ferroviaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les équipements électriques (18, 20) sont compris dans le groupe formé par : un moteur de traction, un convertisseur auxiliaire (24) et un onduleur (22).
  15. 15.- Système ferroviaire comprenant une infrastructure ferroviaire (2) comprenant un réseau ferroviaire (4) et au moins un véhicule ferroviaire (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'infrastructure ferroviaire (2) comprenant une plateforme de gestion (P) propre à recevoir des données d'état de fonctionnement communiquées par le module de communication (48) du dispositif de diagnostic (14) du ou de chaque véhicule ferroviaire (10).
  16. 16. Procédé de diagnostic d'un équipement électrique (18, 20) embarqué d'un véhicule ferroviaire (10) circulant sur un réseau ferroviaire (4) d'une infrastructure ferroviaire (2), dans lequel : - on détermine au moins une information d'état de fonctionnement de l'équipement électrique (18, 20) à l'aide d'un dispositif capteur (44) embarqué associé comprenant au moins un capteur propre à délivrer au moins une information d'état de fonctionnement de l'équipement électrique (18, 20), - on communique des données représentatives de l'état de fonctionnement de l'équipement électrique déterminées à partir des informations d'état de fonctionnement délivrées par le ou chaque capteur du dispositif capteur (44) associé vers une plateforme de gestion (P) au sol de l'infrastructure ferroviaire (2).
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