WO2009074725A1 - Dispositif de mesure de deplacement d'un vehicule autoguide - Google Patents

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WO2009074725A1
WO2009074725A1 PCT/FR2007/002031 FR2007002031W WO2009074725A1 WO 2009074725 A1 WO2009074725 A1 WO 2009074725A1 FR 2007002031 W FR2007002031 W FR 2007002031W WO 2009074725 A1 WO2009074725 A1 WO 2009074725A1
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vehicle
axis
measurement
accelerometer
self
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PCT/FR2007/002031
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English (en)
Inventor
Alain Maire
Said El Fassi
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Siemens Transportation Systems Sas
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Priority to US12/747,371 priority patent/US8571741B2/en
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Priority to BRPI0722245A priority patent/BRPI0722245B1/pt
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    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/021—Measuring and recording of train speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/025—Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/026—Relative localisation, e.g. using odometer

Definitions

  • the present invention relates to a device for measuring the displacement of a self-guided vehicle according to the preamble of claim 1.
  • Inertial units combining accelerometers, gyrometers and terrestrial positioning systems such as GPS. These, however, remain very expensive because of their high-level technology, most often for applications to aeronautical systems;
  • the accelerometer comprises two measurement axes for respectively determining an acceleration along a direction of trajectory of the vehicle as well as for determining and therefore taking into account in the calculation of displacement a slope of the vehicle with respect to port to a horizontal plane.
  • Measurement signal values of the accelerometer and the tachometer are also compared with speed threshold values which, if a threshold is exceeded, make it possible to indicate a presence of loss of adhesion (packing / jamming) of the vehicle.
  • a rail transport unit most often has an elongated geometry along which a single accelerometer and a tachometer placed upstream of the vehicle can not provide a measuring means revealing the effects acting on the complete whole of the vehicle, such as, for example, curvature or lateral acceleration effects.
  • An object of the present invention is to propose a device for measuring the displacement of a self-guided vehicle having an increased measuring robustness, in particular during a loss of adhesion and whatever the profile of the path of the vehicle in terms of slope, curve and slope.
  • a device for measuring the movement of a self-guided vehicle comprising on board two accelerometers, each having two measuring axes and whose measurement signals are coupled to a displacement calculator is proposed according to claim 1.
  • At least one tachometer can be mounted on one of the axles of the vehicle and also be coupled with the computer data processing issues and all sensors (accelerometers and tachometer).
  • the measurement signals delivered by the tachometer can be used to improve the accuracy of the device.
  • the device according to the invention delivers, from the accelerations measured on the measurement axes, velocity data and longitudinal displacement of the vehicle (for example along a railway track). It can be associated with any type of on-board device that may need a precise and continuous measurement of the speed and the displacement of the vehicle, independently of the raill / wheel adhesion conditions and whatever the profile of the path in term slope, curve and slope.
  • the accelerometers and their measurement axes are arranged in such a way that they make it possible, from the measurements made on the various measurement axes, to calculate a longitudinal acceleration, a lateral acceleration and a slope acceleration of the vehicle. determine by time integration the acceleration values, the speed and the longitudinal displacement of the vehicle.
  • the device according to the invention also advantageously makes it possible to detect in a safe manner an immobilization of the vehicle on its path and produces for this purpose a zero velocity information from the information delivered by the sensors.
  • the device comprises a self - calibration and self - test means which makes it possible, when the vehicle is stationary, to check the correct functioning of the sensors and consequently to guarantee with great confidence the data made available by other embedded systems.
  • a suitable use of the device according to the invention covers the field of guided vehicles whatever their type of guidance (mechanical or intangible that is to say without mechanical link between the ground and the vehicle), including trains, subways, tramway or bus, and whatever the type of bearing (axles, bogies) with wheels iron or tire. It should be noted that for this category of vehicle with a geometry / longitudinal frame, the effects of curvature and slope are not negligible depending on the position (or the offset) of the accelerometers on board the vehicle. The invention then makes it possible to overcome these effects advantageously in order to determine the movement of the vehicle more precisely.
  • the device according to the invention thus makes it possible to calculate the movement of a guided vehicle, having no axles free of any braking and traction force, traveling on any profile track, maintaining a precision equivalent to that of a free-axle system, while avoiding adhesion losses (slippage and skidding induced by traction / braking forces) and errors induced by lateral (curvature) and vertical (slope) acceleration.
  • a set of subclaims also has advantages of the invention.
  • FIG. 1 a vehicle equipped with a device for measuring the movement of the self-guided vehicle according to the invention
  • FIG. 2 a diagram of definition of the planes related to the moving vehicle
  • FIG. 3 a diagram for taking into account the effect of slope on the device
  • Figure 4 a diagram for taking into account the curvature effect on the device.
  • FIG. 1 represents a vehicle VEH equipped with a device for measuring the movement of the self-guided vehicle according to the invention and possibly associated with FIG. 2, clarifying how plans related to the moving vehicle are defined in agreement with the acceleration experienced by the vehicle and measured by two accelerometers 101, 102.
  • Figures 3 and 4 show the arrangement of measurement axes Acc1, Acc2, Acc3, Acc4 accelerometers according to the plans chosen according to the type of acceleration Gx, Glat, Gpes ( longitudinal displacement, curvature effect and / or slope) undergone by the vehicle in an orthonormal reference [X, Y, Z] centered on the accelerometers and whose X axis indicates the direction of longitudinal trajectory of the vehicle.
  • the displacement measuring device (instantaneous position Dx) of the self-guided vehicle VEH comprises on board:
  • an accelerometer 101 provided with two measuring axes Accl, Acc2 in a longitudinal plane Py defined by a first longitudinal axis X along a main displacement VEx assumed to be straight of the vehicle and of a second axis Z perpendicular to the floor of the vehicle;
  • each output signal Sl, S2 comprises an orthogonal projection measurement Gac1c, Gacc2 of a resultant of global acceleration of the vehicle on the associated measurement axis Accl, Acc2,
  • a second accelerometer 102 being provided with at least two measurement axes Acc3, Acc4 in a horizontal plane Pz defined by the first axis X and a third axis Y perpendicular to the first and second axis X, Z,
  • each output signal S3, S4 comprises a measurement in projection
  • the set of measurement axes Accl, Acc2; Acc3, Acc4 of the first and second accelerometer 101, 102 have in their respective plane Py, Pz a relative angle A1 + A2, A3 + A4 being adjustable so adjusted, so that the computer 103 delivers from the four measurements of projection Gaccl, Gacc2, Gacc3, Gacc4 at least one instantaneous value of longitudinal acceleration Gx of the vehicle at each point of a path including slope and curve.
  • the value of longitudinal acceleration Gx is an exact value of acceleration taking into account the effects of slope and curvature.
  • a loss of adhesion leading to distorting a measurement of acceleration that would be deduced from the rotation of the axles can here be ideally compensated.
  • the device according to the invention therefore uses two accelerometers 101, 102 bi-axes fixed on the vehicle body and intended to measure a longitudinal acceleration and a lateral acceleration of the vehicle.
  • the vehicle is subjected to three forces producing a longitudinal acceleration Gx (displacement of the vehicle subjected to the traction / braking forces), a lateral acceleration Glat (the curvature of the trajectory induces a centrifugal acceleration) and a vertical acceleration Gpes due to the gravity which is exercised in the presence of a slope (the slope of the trajectory).
  • the first accelerometer 101 whose two axes Accl, Acc2 are located in the vertical plane Py and the second accelerometer 102 whose two axes Acc3, Acc4 are located in the horizontal plane Pz, will make it possible to measure a resultant of the accelerations (longitudinal, lateral, gravity) projected on each of the four measurement axes.
  • the angles between the different axes of measurement of the accelerometers are known and fixed after adjustment.
  • the computer 103 solves a system composed of four equations in order to determine four unknowns at the vehicle position Dx, namely an angle of slope Ave of trajectory, a lateral acceleration angle Ay (resulting from the centripetal force due to the speed of the vehicle.
  • the computer 103 determines the longitudinal speed Vx and the longitudinal displacement Dx of the vehicle VEH on its path for any slope and curve CURB.
  • the device according to the invention is completed by a tachometer 108 to improve the previous measurement accuracy of the speed Vx and the distance traveled Dx.
  • the tachometer 108 is fixed on one of the axles RIa, R2a, RIb, R2b of the vehicle VEH and its output signal STb is transmitted to the computer 103.
  • the computer 103 evaluates a displacement DxT and a speed VxT from the signal (s). tachometer measurement.
  • the computer makes a comparison between the measurement results of displacement from the tachometer and those from the accelerometers. When, for these measured values, a measurement deviation is below a threshold, the measured values are adjusted to those from the tem- perometer. In the opposite case (value greater than a threshold), there is no correction of the results coming from measurement of the accelerometers.
  • information of zero speed Op can also be safely delivered by the calibration.
  • culator 103 from information Im from an apparatus of the vehicle (immobilization signal, zero speed indicator, etc. ..) or be determined by the device according to the invention itself. For this determination, calculator 103 processes the information from the tachometer and accelerometers.
  • the device When the device determines a zero speed and, thanks to the peculiarities of the proposed assembly of accelerometers, the device also has the advantageous ability to implement a self-test function.
  • This self - test function makes it possible to evaluate the necessary corrections to be made to the accelerometer measurements (after auto - calibration) and to identify operating faults of the accelerometers.
  • the multiplicity of measurement axes provides a very advantageous redundancy of several measurements (due to the two bi-axis accelerometers) and allows periodic verification of the reliability of the accelerometers (for example at each station stop) to guarantee test measurements. (and therefore of subsequent displacement) with a very low probability of error, making them compatible with the safety requirements of a safe system as required in the railway field.
  • the components of the projection measurements Gac1c, Gacc2 by addition of projections accelerations Gx, Glat, Gpes on each axis Acc1, Acc2 of the accelerometer 101 are:
  • Gaccl projection (Gx) - projection (Gpes) - projection (Glat) (1)
  • Gac1c Gx cos (Ay) cos (Al) + Gpas sin (Al-Ax) - Glat sin (Ay) cos (Al)
  • Gacc2 Gx cos (Ay) cos (A2) - Gp sin (A2 + Ax) - Glat sin (Ay) cos (A2)
  • the components of the projection measurements Gacc3, Gacc4 by adding projections accelerations Gx, Glat, Gpes on each of the axes Acc3, Acc4 of the accelerometer 102 are:
  • Gacc3 projection (Gx) - projection (Glat) - projection (Gpes)
  • Gacc4 projection (Gx) - projection (Glat) - projection (Gpes)
  • the angle Ay is calculated by Arctg (Lx / R), thus at first approximation Lx / R since the value of the radius of curvature R is usually higher than the offset distance Lx.
  • the resolution of the system formed by the four equations (1) to (4) is based on mathematical techniques which are not described here and whose purpose is to calculate the four variables Gx, Glat, Ax and Ay according to the measurements of acceleration values Gaccl, Gacc2, Gacc3, Gacc4 available to the computer 103.
  • the resolution of the system is advantageously simplified in certain particular hypotheses of arrangement of the accelerometers 101, 102.
  • the device according to the invention can provide that at least one of the relative angles A1 + A2, A3 + A4 is orthogonal.
  • each relative angle A1 + A2, A3 + A4 is in fact subdivided (or subdivided) into a first and a second angle A1, A2 and respectively A3, A4 corresponding to angles of projection between the four axes of measurement Acc1, Acc2, Acc3, Acc4 of the first and second accelerometer 101, 102 and the first axis X (longitudinal axis according to a moving principal). supposedly rectilinear of the vehicle).
  • Gac1c Gx cos (Ay) cos (Al) + Gpas sin (Al-Ax) - Glat sin (Ay) cos (Al)
  • Vx J (Gx dt)
  • Dx j (Vx dt)
  • the device according to the invention thus allows the computer 103 to deliver a slope angle value Ax, of an angle Ay of lateral acceleration (that is to say representing the rotation of the lateral acceleration at the point of mounting the accelerometer assembly relative to what it would be in the center of the vehicle for the radius of curvature R) at each point of the path including slope and curve.
  • the computer 103 delivers a speed Vx and a position Dx at each point of the path including slope and curve by successively integrating the longitudinal acceleration value Gx of the vehicle.
  • the device can also include:
  • a tachometer 104 disposed on at least one axle of the vehicle and delivering a speed tachometer value VxT and position DxT of the vehicle,
  • the tachometric values VxT, DxT and the speed and position values Vx, Dx obtained and respectively delivered by the computer 103 are supplied to a comparator 106 included in the computer 103,
  • the comparator 106 determines differences between categories of speed values and position, and if these are below a predefined threshold, a resetting of the speed and position values Vx, Dx delivered by the computer 103 to each point of the path including slope and curve is performed on the tachometric values VxT, DxT. If the deviations are below the threshold, the registration is inhibited.
  • the device according to the invention may also comprise a zero velocity detection means 107 of the vehicle being included or coupled to the computer 103 and to the tachometer 104.
  • the latter comprises at least one correlator of the speed and position values Vx, Dx delivered by the computer 103 and corresponding tachometric values VxT, DxT.
  • a very safe zero velocity detection function is performed either: by taking into account information external to the device made available by one of the vehicle devices (for example by means of an immobilized vehicle internal signal, ...)
  • the device Following these treatments, if the vehicle is really guaranteed to be stopped, the device provides information called zero speed.
  • a function called autotest can then advantageously uti ⁇ Liser information called zero speed.
  • uti ⁇ Liser information called zero speed.
  • the associated test thus consists in verifying that the measurement values delivered by the accelerometers 101, 102 satisfy the previously given system of equations (1), (2), (3), (4) which then reduces to:
  • a second chosen threshold higher than the first threshold can also be defined to declare the device according to the invention out of operation.
  • the device according to the invention comprises:
  • a self-calibration means 105 for the accelerometers 101, 102 that can be activated if the zero speed detection means confirms a stopping of the vehicle
  • the self-calibration means processing measurements from the accelerometers 101, 102 and given by an accelerations calculation unit 104 (itself receiving the measurements from the accelerometers 101, 102 and being included in the computer 103),
  • the self-calibration means calibrates the measurements in correspondence with zero values of the longitudinal acceleration Gx and lateral Glat of the vehicle.
  • the self-calibration means 105 has a first control mode for verifying the equality of the measurement values Gacc3, Gacc4 on the second accelerometer 102 and a means for re-calculating the slope angle ⁇ x from which the values measurement Gaccl, Gacc2 of the first accelerometer 101 are verified by means of a second control mode.
  • the verification is made very reliable and even more so if the slope angle can be evaluated and confirmed in redundancy by known information external to the device.
  • correction factors from the self-calibration means 105 are then forwarded to the computing unit 104 (more generally the displacement calculator 103).
  • an on-board measurement failure indicator is activated.
  • a simplified model for evaluating a probability of failure of the so-called self-test function can thus be achieved by considering that, at the end of the vehicle, measurements made on the accl, acc2, acc3, acc4 measurement axes Accelerometers 101, 102 are obtained in redundancy.
  • the device makes it possible to guarantee a level of confidence in the measured data which is required for the safety required in the railway field.
  • the device according to the invention can then comprise a probability of failure evaluation means activatable between two stops of the vehicle and employing a redundancy measurement on the axes measurements of accelerometers.
  • This evaluation means can be integrated into the self-calibration means 105 previously described.
  • the device according to the invention may also optionally comprise a vehicle adhesion loss detector (in case of slipping or skidding) coupled to at least one of the first and second accelerometers 101, 102 bi-axes for which displacement measurements can be associated with external values (slope, curvature of a databank or data of a path marker system, etc.).
  • a risk of loss of adhesion of the vehicle can be detected and by extension complement the information provided by the zero speed detection system (locked wheel, but moving vehicle).
  • the vehicle adhesion loss detector may also, where appropriate, be coupled to at least one vehicle axle tachometer 108 in addition to one of the first and second accelerometers 101, 102 so as to compare their measurement data. angular movement and respectively longitudinal displacement. In this way, the zero speed detection function can then be made even safer.
  • Y axis perpendicular to the X axis and in the floor plan of the vehicle
  • Z axis perpendicular to the vehicle floor
  • Px plane orthogonal to the X axis and determined by the Y
  • Z Py axes plane orthogonal to the Y axis and determined by the X
  • Z Pz axes plane orthogonal to the axis Z and determined by the X
  • Gx longitudinal acceleration of the vehicle along the X axis
  • Glat lateral acceleration of the vehicle at the point of accelerometers in the vehicle
  • Vx longitudinal speed along the X axis
  • Dx position / longitudinal displacement along the X axis
  • VxT longitudinal speed given by the tachometer
  • DxT longitudinal displacement given by the tachometer
  • Accl first axis of measurement of the accelerometer 101 Acc2: second measuring axis of accelerometer 101 Acc3: first axis of measurement of accelerometer 102 Acc4: second axis 2 of measuring of accelerometer 102
  • Al angle in plane Py between axis X and axis Accl
  • A2 angle in plane Py between axis X and axis Acc2
  • A3 angle in plane Pz between axis X and axis Acc3
  • A4 angle in plane Pz between axis X and axis Acc4
  • Ax vehicle trajectory angle in plane Py (ie angle between horizontal and X axis)
  • Lx distance of offset between the center of the vehicle and the point of attachment of accelerometers 101, 102
  • Ay angle related to the radius of curvature in the plane Py.
  • Ay is cabled by Arctg (Lx / R), so in first approximation Lx / R
  • Vx longitudinal speed of the vehicle along the X axis

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Abstract

La présente invention présente un dispositif de mesure de déplacement d'un véhicule autoguidé présentant une robustesse de mesure accrue, en particulier lors d'une perte d'adhérence et quel que soit le profil du trajet du véhicule en terme de pente, de courbe et de dévers. A cet effet, un dispositif de mesure de déplacement d'un véhicule autoguidé comprend à son bord deux accéléromètres couplés à un calculateur de déplacement et où chacun des accéléromètres est muni de deux axes de mesure sur lesquels sont mesurées des projections d'une résultante d'accélération du véhicule. Les quatre axes de mesure des accéléromètres sont ajustés de telle façon que le calculateur délivre à partir des quatre mesures de projection au moins une valeur d'accélération longitudinale très exacte du véhicule à chaque point d'un trajet comprenant pente et courbe.

Description

Description
Dispositif de mesure de déplacement d'un véhicule autoguidé
La présente invention concerne un dispositif de mesure de déplacement d'un véhicule autoguidé selon le préambule de la revendication 1.
Plusieurs méthodes ou dispositifs de mesure de déplacement, vitesse ou accélération d'un véhicule sont aujourd'hui connus, en particulier pour des véhicules destinés au transport en commun tels qu'une unité wagon d'un train, d'un métro, un trolleybus, un tramway, un bus ou tel que tout autre véhicule entrainé en traction par au moins une piste de rou- lement ou un rail tel un rail de guidage. En particulier dans le cas d'un véhicule autoguidé par un système de trafic (signaux ferroviaires, autopilote à bord ou/et à distance du véhicule, etc.)/ des précautions pour assurer un autoguidage sûr (contre une panne) et sécurisé (pour des passagers ou des marchandises) est indispensable quel que soit les propriétés de parcours du véhicule. En ce sens, il est primordial de bien connaître en temps réel la position, la vitesse (et l'accélération) du véhicule, en particulier pour des situations où le véhicule est amené à encourir des pertes d'adhérence inévitables telles que lors d'un patinage (lors d'une accélération du véhicule) ou d'un enrayage (lors d'un freinage du véhicule) d'essieu de mesure libre ou moteur.
Lorsque le véhicule guidé dispose d'un essieu libre de tout effort de traction ou de freinage, le mouvement du véhicule est directement donné par la rotation de l'essieu (ou d'une des roues associée à cet essieu) .
Toutefois, cette solution réduit la puissance de traction ou de freinage donc les performances du véhicule, c'est pourquoi la plupart des systèmes n'offrent pas d'essieux libres. En absence d'essieu libre et pour s'affranchir des conséquences liées au patinage/enrayage en perte d'adhérence d'une de ses roues, plusieurs dispositifs existent et utilisent :
- soit des moyens de mesure totalement indépendants des roues permettant une mesure de vitesse par voie optique ou encore au moyen d'un radar à effet Doppler. Ces dispositifs à caractère coûteux utilisent cependant le plus souvent un ta- chymètre supplémentaire pour le fonctionnement à basse vitesse et à l'arrêt du véhicule, ce dernier permettant d'extraire la vitesse angulaire d'une roue ou le nombre de tours de roue par unité de temps ;
- soit des centrales inertielles combinant accéléromè- tres, gyromètres et systèmes de localisation terrestre tels qu'un GPS. Ceux-ci restent toutefois fort coûteux en raison de leur technologie de haut niveau, le plus souvent pour des applications à des systèmes aéronautiques ;
- soit, tel que dans EP 0 716 001 Bl, un seul tachymètre disposé sur un essieu et un moyen de prise en compte d'une marge de sécurité aux valeurs mesurées sur une ou les roues afin de tenter de compenser des effets d'un éventuel patinage/enrayage, ce qui dégrade les performances de mesure de déplacement car reste encore trop approximatif. Il s'en suit aussi un anti-enrayage de compensation qui peut être brutal pour un véhicule et ses passagers ou marchandises ; - soit, tel que dans US 2005/0137761 Al, un accéléromè- tre embarqué dans le véhicule et un tachymètre sur un essieu dont des signaux de mesure sont reliés à un calculateur central adapté, même si non explicitement décrit, à prendre en compte des erreurs introduites en présence de perte d'adhérence et délivrant la vitesse et la position du véhicule sur son parcours. En particulier, l' accéléromètre comprend deux axes de mesures afin respectivement de déterminer une accélération suivant une direction de trajectoire du véhicule ainsi que afin de déterminer et donc prendre en compte dans le calcul de déplacement une pente du véhicule par rap- port à un plan horizontal. Des valeurs des signaux de mesure de l' accéléromètre et du tachymètre sont aussi comparées à des valeurs seuils de vitesse qui, si dépassement d'un seuil, permettent d'indiquer une présence de perte d'adhérence (pa- tinage/enrayage) du véhicule. Bien que prenant en compte les effets de pente subit par le véhicule, d'autres effets liés à la trajectoire du véhicule en dépendance de l'emplacement de l' accéléromètre (et du positionnement de ses deux axes de mesure) dans le véhicule sont inévitables, car une unité de transport ferroviaire a le plus souvent une géométrie à caractère longiligne le long de laquelle un seul accéléromètre et un tachymètre placé en amont du véhicule ne peuvent assurer un moyen de mesure révélateur des effets agissant sur l'ensemble complet du véhicule, tels que par exemple des ef- fets de courbure ou d'accélération latérale.
Tous ces dispositifs permettent ainsi de calculer le mouvement d'un véhicule guidé, ne disposant pas d'essieux libres de tout effort de freinage et de traction, circulant sur une voie de profil quelconque, cependant avec une précision bien inférieure à celle d'un système « idéal » à essieu libre, car ils ne peuvent s'affranchir complètement des pertes d'adhérence (patinage et enrayage induits par les efforts de traction/freinage) ainsi que d'erreurs induites par des accéléra- tions latérales (courbe, dévers) voire aussi verticales (pente) .
Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de mesure de déplacement d'un véhicule autoguidé présentant une robustesse de mesure accrue, en particulier lors d'une perte d'adhérence et quel que soit le profil du trajet du véhicule en terme de pente, de courbe et de dévers.
A cet effet, un dispositif de mesure de déplacement d'un vé- hicule autoguidé comprenant à son bord deux accéléromètres, chacun munis de deux axes de mesure et dont les signaux de mesure sont couplés à un calculateur de déplacement est proposé selon la revendication 1.
En option, au moins un tachymètre peut être monté sur un des essieux du véhicule et aussi être couplé avec le calculateur de traitement des données issues ainsi de tous les capteurs (accéléromètres et tachymètre) . Les signaux de mesure délivrés par le tachymètre peuvent être utilisés pour améliorer la précision du dispositif.
Le dispositif selon l'invention délivre, à partir des accélérations mesurées sur les axes de mesures, des données de vitesse et de déplacement longitudinal du véhicule (par exemple le long d'une voie ferroviaire). Il peut être associé à tout type de dispositif embarqué susceptible d'avoir besoin d'une mesure précise et continue de la vitesse et du déplacement du véhicule, indépendamment des conditions d'adhérence râil/roue et quel que soit le profil du trajet en terme de pente, de courbe et de dévers.
Les accéléromètres et leurs axes de mesures sont disposés de telle sorte qu'ils permettent, à partir des mesures réalisées sur les différents axes de mesure, de calculer une accélération longitudinale, une accélération latérale et une accélé- ration de pente du véhicule, pour ensuite déterminer par intégration en temps sur les valeurs d'accélération, la vitesse et le déplacement longitudinal du véhicule.
Le dispositif selon l'invention permet aussi avantageusement de détecter de façon sécuritaire une immobilisation du véhi- cule sur son trajet et produit à cet effet une information de vitesse nulle à partir des informations délivrées par les capteurs .
Le dispositif comporte un moyen d' auto-calibration et d' autotest qui permet, lorsque le véhicule est immobile, de vérifier le bon fonctionnement des capteurs et par conséquent de garantir avec une grande assurance des données mises à disposition par d'autres systèmes embarqués.
Une utilisation adaptée du dispositif selon l'invention couvre le domaine des véhicules guidés quel que soit leur type de guidage (mécanique ou immatériel c'est-à-dire sans lien mécanique entre le sol et le véhicule) , notamment les trains, métros, tramway ou bus, et quel que soit le type de roulement (essieux, bogies) avec roues fer ou pneu. Il est ici à noter que pour cette catégorie de véhicule à géométrie/châssis lon- giligne, les effets de courbure et de pente ne sont pas négligeables suivant la position (ou le déport) des accéléromè- tres à bord du véhicule. L'invention permet alors de s'affranchir avantageusement de ces effets afin de déterminer le déplacement du véhicule plus précisément.
Le dispositif selon l'invention permet ainsi de calculer le mouvement d'un véhicule guidé, ne disposant pas d'essieux libres de tout effort de freinage et de traction, circulant sur une voie de profil quelconque, en conservant une précision équivalente à celle d'un système à essieu libre, tout en s ' affranchissant des pertes d'adhérence (patinage et enrayage induits par des efforts de traction/freinage) et des erreurs induites par les accélérations latérale (courbure) et verticale (pente) .
Un ensemble de sous-revendications présente également des avantages de l'invention.
Des exemples de réalisation et d'application sont fournis à l'aide de figures décrites :
Figure 1 un véhicule muni d'un dispositif de mesure de déplacement du véhicule autoguidé selon l' invention, Figure 2 un schéma de définition des plans liés au véhicule en déplacement, Figure 3 un schéma de prise en compte de l'effet de pente sur le dispositif,
Figure 4 un schéma de prise en compte de l'effet de courbure sur le dispositif.
Figure 1 représente un véhicule VEH muni d'un dispositif de mesure de déplacement du véhicule autoguidé selon l'invention et peut-être associée à la figure 2 venant clarifier comment des plans liés au véhicule en déplacement sont définis en accord avec les accélérations subies par le véhicule et mesurées par deux accéléromètres 101, 102. Les figures 3 et 4 montrent la disposition d'axes de mesure Accl, Acc2, Acc3, Acc4 des accéléromètres suivant les plans choisis en fonction du type d'accélération Gx, Glat, Gpes (déplacement longitudinale, effet de courbure ou/et de pente) subi par le véhicule dans un repère orthonormé [X, Y, Z] centré sur les accéléromètres et dont l'axe X indique la direction de trajectoire longitudinale du véhicule.
Le dispositif de mesure de déplacement (position instantanée Dx) du véhicule autoguidé VEH comprend à son bord :
- un accéléromètre 101 muni de deux axes de mesure Accl, Acc2 dans un plan longitudinal Py défini par un premier axe X longitudinal suivant un principal déplacement VEx supposé recti- ligne du véhicule et d'un second axe Z perpendiculaire au plancher du véhicule,
- un calculateur 103 connecté à un signal de sortie Sl, S2 associé à chaque axe de mesure Accl, Acc2, où chaque signal de sortie Sl, S2 comprend une mesure en projection orthogonale Gaccl, Gacc2 d'une résultante d'accélération globale du véhicule sur l'axe de mesure associé Accl, Acc2,
- un second accéléromètre 102 étant muni d'au moins deux axes de mesure Acc3, Acc4 dans un plan horizontal Pz défini par le premier axe X et un troisième axe Y perpendiculaire au premier et au second axe X, Z,
- le calculateur 103 est connecté à un signal de sortie S3, S4 associé à chaque axe de mesure Acc3, Acc4, où chaque si- gnal de sortie S3, S4 comprend une mesure en projection
Gacc3, Gacc4 de la résultante d'accélération globale du véhicule sur l'axe de mesure associé Acc3f Acc4,
- l'ensemble des axes de mesure Accl, Acc2 ; Acc3, Acc4 du premier et du second accéléromètre 101, 102 présentent dans leur plan respectif Py, Pz un angle relatif A1+A2, A3+A4 étant ajustable donc ajusté, de façon à ce que le calculateur 103 délivre à partir des quatre mesures de projection Gaccl, Gacc2, Gacc3, Gacc4 au moins une valeur instantanée d'accélération longitudinale Gx du véhicule à chaque point d'un trajet comprenant pente et courbe. En d'autre terme, la valeur d' accélération longitudinale Gx est une valeur exacte d' accélération prenant en compte les effets de pente et de courbure. De même, une perte d'adhérence menant à fausser une mesure d' accélération qui serait déduite de la rotation des essieux, peut être ici idéalement compensée.
Principalement, le dispositif selon l'invention utilise donc deux accéléromètres 101, 102 bi-axes fixés sur la caisse du véhicule et destinés à mesurer une accélération longitudinale et une accélération latérale du véhicule. Le véhicule est soumis à trois forces produisant une accélération longitudinale Gx (déplacement du véhicule soumis aux efforts de traction/freinage) , une accélération latérale Glat (la courbure de la trajectoire induit une accélération centrifuge) et une accélération verticale Gpes due à la pesanteur qui s'exerce en présence d'une pente (la pente de la trajectoire). Le premier accéléromètre 101 dont les deux axes Accl, Acc2 sont situés dans le plan vertical Py et le deuxième accéléromètre 102 dont les deux axes Acc3, Acc4 sont situés dans le plan horizontal Pz, vont permettre de mesurer une résultante des accélérations (longitudinales, latérales, pesanteur) projetée sur chacun des quatre axes de mesure. Les angles entre les différents axes de mesure des accéléromètres sont connus et fixés après ajustage. Le calculateur 103 résout un système composé de quatre équations afin de déterminer quatre inconnues à la position Dx du véhicule, à savoir un angle de pente Ax de trajectoire, un angle d'accélération latérale Ay (résultant de la force centripète due à la vitesse du véhicule et dépendant du rayon de courbure R de la trajectoire ainsi que du déport de l ' accéléromètre par rapport au centre du véhicule), une valeur de l'accélération latérale Glat et la valeur de l'accélération longitudinale Gx. Par intégrations successives sur la durée du trajet, le calculateur 103 détermine la vitesse longitudinale Vx et le déplacement longitudi- nal Dx du véhicule VEH sur son trajet pour n'importe quelle pente et courbe COURB.
Si nécessaire, le dispositif selon l'invention est complété par un tachymètre 108 pour améliorer la précision de mesure précédente de la vitesse Vx et de la distance parcourue Dx. Le tachymètre 108 est fixé sur un des essieux RIa, R2a, RIb, R2b du véhicule VEH et son/ses signaux de sortie STb sont transmis au calculateur 103. Le calculateur 103 évalue un déplacement DxT et une vitesse VxT à partir du/des signaux de mesure du tachymètre. Le calculateur effectue une comparaison entre les résultats de mesure de déplacement issus du tachymètre et ceux issus des accéléromètres. Lorsque pour ces valeurs mesurées, un écart de mesure est inférieur à un seuil, les valeurs de mesure sont recalées sur celles issues du ta- chymètre. Dans le cas contraire (valeur supérieure à un seuil), il n'y a pas de correction des résultats provenant de mesure des accéléromètres.
Tel que représenté à la figure 1, une information de vitesse nulle Op peut aussi être sécuritairement délivrée par le cal- culateur 103 à partir d'informations Im provenant d'un appareillage du véhicule (signal d'immobilisation, indicateur de vitesse nulle, etc..) ou être déterminée par le dispositif selon l'invention lui-même. Pour cette détermination, le calcu- lateur 103 traite les informations provenant du tachymètre et des accéléromètres .
Lorsque le dispositif détermine une vitesse nulle et, grâce aux particularités du montage proposé des accéléromètres, le dispositif a également la capacité avantageuse de mettre en œuvre une fonction d' autotest. Cette fonction d' autotest permet d' évaluer des corrections nécessaires à apporter aux mesures des accéléromètres (après auto-calibration) et d' identifier des défauts de fonctionnement des accéléromètres. La multiplicité des axes de mesure apporte une redon- dance très avantageuse de plusieurs mesures (dues aux deux accéléromètres bi-axes) et permet par une vérification périodique de fiabilité des accéléromètres (par exemple à chaque arrêt en station) de garantir des mesures de test (et donc de déplacement ultérieur) avec une très faible probabilité d'erreur, les rendant compatibles avec les exigences de sécurité d' un système sûr tel que requis dans le domaine ferroviaire .
Dans la suite de cette description, il est fait référence aux deux figures 3 et 4.
Considérant les axes de mesure Accl, Acc2 du premier accélé- romètre 101 (voir figure 3 où par souci de clarté, l'accélération latérale Glat a volontairement été omise), les composantes des mesures de projection Gaccl, Gacc2 par addi- tion des projections des accélérations Gx, Glat, Gpes sur chacun des axes Accl, Acc2 de l' accéléromètre 101 sont :
- Sur l' axe Accl
Gaccl = projection (Gx) - projection (Gpes) - projection (Glat) (1) Gaccl = Gx cos (Ay) cos (Al) + Gpes sin (Al-Ax) - Glat sin (Ay) cos (Al)
- Sur l'axe Acc2 Gacc2 = projection (Gx) - projection (Gpes) - projection (Glat)
(2) Gacc2 = Gx cos (Ay) cos (A2) - Gpes sin (A2+Ax) - Glat sin (Ay) cos (A2)
De même, considérant les axes de mesure Acc3, Acc4 du deuxième accéléromètre 102 (voir figure 4 où par soucis de clarté, l'accélération de pente Gpes a volontairement été omise) , les composantes des mesures de projection Gacc3, Gacc4 par addition des projections des accélérations Gx, Glat, Gpes sur chacun des axes Acc3, Acc4 de l' accéléromètre 102 sont :
- Sur l'axe Acc3
Gacc3 = projection (Gx) - projection (Glat) - projection (Gpes)
(3) Gacc3 = Gx cos (A3+Ay) - Glat sin (A3+Ay) - Gpes sin (Ax) cos (A3)
- Sur l'axe Acc4 Gacc4 = projection (Gx) - projection (Glat) - projection (Gpes)
(4) Gacc4 = Gx cos (A4-Ay) + Glat sin (A4-Ay) - Gpes sin (Ax) cos (A4)
Avec pour les équations (1) à (4) :
- l'angle Al dans le plan Py entre l'axe X et l'axe Accl
- l'angle A2 dans le plan Py entre l'axe X et l'axe Acc2 - l'angle A3 dans le plan Pz entre l'axe X et l'axe Acc3
- l'angle A4 dans le plan Pz entre l'axe X et l'axe Acc4
- l'angle Ax de trajectoire du véhicule dans le plan Py (c'est-à-dire angle entre l'horizontale et l'axe X) - la distance de déport Dx entre le centre du véhicule et le point de fixation des accéléromètres 101, 102 embarqués sur le véhicule
- l'angle Ay lié au rayon de courbure R dans le plan Py. L'angle Ay est calculé par Arctg (Lx/R) , donc en première ap- proximation Lx/R vu que la valeur du rayon de courbure R est usuellement plus élevée que la distance de déport Lx.
La résolution du système formé par les quatre équations (1) à (4) relève de techniques mathématiques qui ne sont pas décri- tes ici et dont le but est de calculer les quatre variables Gx, Glat, Ax et Ay en fonction des mesures de valeurs d'accélération Gaccl, Gacc2, Gacc3, Gacc4 dont dispose le calculateur 103.
Toutefois la résolution du système est avantageusement sim- plifiée dans certaines hypothèses particulières de disposition des accéléromètres 101, 102.
Parmi ces hypothèses, on peut choisir des angles relatifs A1+A2, A3+A4 chacun définissant un angle orthogonal, c'est-à- dire : A1+A2 = 90° et A3+A4 = 90°. Ainsi, le dispositif selon l'invention peut prévoir qu'au moins un des angles relatifs A1+A2, A3+A4 est orthogonal.
Le dispositif selon l'invention est réalisé de telle façon que chaque angle relatif A1+A2, A3+A4 est en fait subdivisé (ou subdivisable) en un premier et un deuxième angle Al, A2 et respectivement A3, A4 correspondant à des angles de projection entre les quatre axes de mesures Accl, Acc2, Acc3, Acc4 du premier et du second accéléromètre 101, 102 et le premier axe X (axe longitudinal suivant un principal déplace- ment supposé rectiligne du véhicule) .
Sous cet aspect, il est aussi fort avantageux de choisir les angles Al, A2, A3, A4 tels que A1=A2 et A3=A4, et en particu- lier tels que Al=A2=A3=A4 = 45°.
Concernant le choix des angles Al, A3, il est également possible de leur attribuer des valeurs ajustables permettant d'estimer au mieux les effets de pente ou de courbure sans nuire à la précision de la mesure d'accélération longitudi- nale.
A titre d'exemple, s'il est choisi l'option, pour laquelle les angles de projection Al, A2 ; A3, A4 de chaque accéléro- mètre sont égaux, c'est-à-dire Al=A2 et A3=A4, le système d'équations précédent devient :
(1) Gaccl = Gx cos (Ay) cos (Al) + Gpes sin (Al-Ax) - Glat sin (Ay) cos (Al)
(2) Gacc2 = Gx cos (Ay) cos (Al) - Gpes sin (Al+Ax) - Glat sin (Ay) cos (Al) (3) Gacc3 = Gx cos (A3+Ay) - Glat sin (A3+Ay) - Gpes sin (Ax) cos (A3)
(4) Gacc4 = Gx cos (A3-Ay) + Glat sin (A3-Ay) - Gpes sin (Ax) cos (A3)
La résolution de ce système permet de déterminer facilement les quatre inconnues recherchées et définies par les variables Gx, Glat, Ax, Ay, puis par intégration sur une durée de déplacement d'en déduire la vitesse longitudinale Vx et la position Dx associée sur le trajet du véhicule : Vx =J (Gx dt) Dx = j (Vx dt) Le dispositif selon l'invention permet donc que le calculateur 103 délivre une valeur d'angle de pente Ax, d'un angle Ay d'accélération latérale (c'est-à-dire représentant la rotation de l'accélération latérale au point de fixation du montage d' accéléromètre par rapport à ce qu'elle serait au centre du véhicule pour le rayon de courbure R) à chaque point du trajet comprenant pente et courbe.
Par extension, le calculateur 103 délivre une vitesse Vx et une position Dx à chaque point du trajet comprenant pente et courbe en intégrant successivement la valeur d'accélération longitudinale Gx du véhicule.
Tel que décrit précédemment, le dispositif peut aussi com- prendre:
- un tachymètre 104 disposé sur au moins un essieu du véhicule et délivrant une valeur tachymétrique de vitesse VxT et position DxT du véhicule,
- les valeurs tachymétriques VxT, DxT et les valeurs de vi- tesse et de position Vx, Dx obtenues et respectivement délivrées par le calculateur 103 sont fournies à un comparateur 106 compris dans le calculateur 103,
- le comparateur 106 détermine des écarts entre catégories de valeurs de vitesse et position, et si celles-ci sont en- dessous d'un seuil prédéfini, un recalage des valeurs de vitesse et de position Vx, Dx délivrées par le calculateur 103 à chaque point du trajet comprenant pente et courbe est effectué sur les valeurs tachymétriques VxT, DxT. Si les écarts sont en-dessous du seuil, le recalage est inhibé.
Cette possibilité de recalage présente une augmentation de la précision de mesure de vitesse et de déplacement fondé sur une simple mesure supplémentaire de vitesse et de déplacement proportionnelle au rayon de la roue. Le dispositif selon l'invention peut aussi comprendre un moyen de détection de vitesse nulle 107 du véhicule étant compris ou couplé au calculateur 103 et au tachymètre 104. Celui-ci comprend au moins un corrélateur des valeurs de vi- tesse et de position Vx, Dx délivrées par le calculateur 103 et des valeurs tachymétriques correspondantes VxT, DxT.
De ce fait, une fonction de détection de vitesse nulle très sécuritaire est réalisée soit : - en prenant en compte une information externe au dispositif mis à disposition par un des dispositifs du véhicule (par exemple au moyen d'un signal interne de véhicule immobilisé,...)
- en déterminant un arrêt du véhicule par filtrage des infor- mations de vitesse et de déplacement Vx, Dx délivrées par le calculateur 103. Cette détermination peut ainsi être corrélée avec les données tachymétriques VxT, Dxt correspondantes.
- suite à ces traitements, si le véhicule est réellement assuré d'être à l'arrêt, le dispositif met à disposition une information dite de vitesse nulle.
Une fonction dite d' autotest peut alors avantageusement uti¬ liser l'information dite de vitesse nulle. Lorsque cette in¬ formation est valablement fournie, elle signifie que le véhi- cule est immobile et par conséquent les accélérations longitudinale et latérale sont alors nulles.
Le test associé consiste ainsi à vérifier que les valeurs de mesure délivrées par les accéléromètres 101, 102 vérifient le système d'équations (1) , (2), (3), (4) précédemment donné qui se réduit alors à :
(1) Gaccl = Gpes sin (Al-Ax)
(2) Gacc2 = - Gpes sin (A2+Ax)
(3) Gacc3 = - Gpes sin (Ax) cos (A3)
(4) Gacc4 = - Gpes sin (Ax) cos (A4) Un exemple de résolution de ce système est donné ici dans l'hypothèse particulière de disposition des accéléromètres, pour laquelle les angles de projection Al, A2 ; A3, A4, sont égaux par paire dans chacun des plans Py, Pz, c'est-à-dire que A1=A2 et A3=A4 :
Des deux dernières équations (3) et (4) les relations suivantes (5) et (6) peuvent être déduites:
(5) Gacc3 = Gacc4 (6) Sin (Ax) = - Gacc3/ (Gpes Cos(A3))
Par report du terme Sin(Ax) dans les équations (1) et (2), il est alors possible de vérifier les valeurs mesurées des accélérations projetées Gaccl, Gacc2 du premier accéléromètre 101 avec les résultats de calcul ci-dessus.
Les accélérations projetées Gacc3, Gacc4 du second accéléromètre 102, sont vérifiées par l'équation (5). En première approximation, il est légitime de considérer que le devers a peu d'influence sur la mesure, ce qui est généralement le cas, par exemple lors des stationnements en garage ou des arrêts en station.
Afin d'affiner la vérification des accélérations projetées Gacc3, Gacc4 du deuxième accéléromètre 102 il est toutefois aussi possible de lire une valeur du devers à partir d'une banque de donnée.
Par ces vérifications et en sélectionnant un seuil de filtrage, on peut déterminer des facteurs de correction à apporter aux mesures issues des accéléromètres. Dans le cas du deuxième accéléromètre 102, il est possible de tirer avantageusement profit du processus lent de dérive des accéléromètres avant de modifier ses facteurs de correction. Ces facteurs de correction seront appliqués suite à une confirmation obtenue après plusieurs arrêts. Ce nombre d'arrêts est ajus- table en fonction de la précision retenue. Ceci permet d' auto-calibrer le dispositif selon l'invention.
Un deuxième seuil choisi plus élevé que le premier seuil peut aussi être défini pour déclarer le dispositif selon l'invention hors de fonctionnement.
Afin de réaliser la fonction d' autotest, le dispositif selon l'invention comprend :
- un moyen d' auto-calibration 105 des accéléromètres 101, 102 activable si le moyen de détection de vitesse nulle confirme un arrêt du véhicule,
- le moyen d' auto-calibration traitant des mesures issues des accéléromètres 101, 102 et données par une unité de calcul d'accélérations 104 (elle-même recevant les mesures issues des accéléromètres 101, 102 et étant comprise dans le calculateur 103) ,
- le moyen d' auto-calibration calibre les mesures en correspondance avec des valeurs nulles de l'accélération longitudinale Gx et latérale Glat du véhicule.
Le moyen d' auto-calibration 105 a un premier mode de contrôle pour vérifier l'égalité des valeurs de mesure Gacc3, Gacc4 sur le deuxième accéléromètre 102 et un moyen de re-calcul de l'angle de pente Ax à partir duquel les valeurs de mesure Gaccl, Gacc2 du premier accéléromètre 101 sont vérifiées au moyen d'un deuxième mode de contrôle. Ainsi, la vérification est rendue très fiable et encore plus si l'angle de pente peut être évalué et confirmé en redondance par une information connue externe au dispositif.
Pour cette réalisation en rapport avec la fonction d' autotest décrite précédemment, au-delà d'un premier seuil d'erreur provenant de résultats du moyen d' auto-calibration 105, des facteurs de corrections issus du moyen d' auto-calibration 105 sont alors re-transmis à l'unité de calcul 104 (plus généra- lement, au calculateur 103 de déplacement) .
De même, au-delà d'un deuxième seuil d'erreur moins sécuritaire que le premier seuil provenant de résultats du moyen d' auto-calibration 105, un indicateur de défaillance de mesure à bord est activé.
Un modèle simplifié d'évaluation d'une probabilité de défaillance de la fonction dite d' autotest peut être ainsi réalisée en considérant qu'à l'arrêt du véhicule, des mesures effectuées sur les axes de mesure accl, acc2, acc3, acc4 des accé- léromètres 101, 102 sont obtenues en redondance.
Supposons un intervalle de temps T entre deux arrêts du véhi- cule : la probabilité de défaillance Pr de la fonction d' autotest appliquée aux deux axes de mesure Accl, Acc2 dans le plan Py est définie par :
Pr = λaccl * λacc2 * T
Où les taux de défaillance respectifs λaccl et λacc2 des axes de mesure Accl et Acc2 de 1 ' accéléromètres bi-axes sont supposés chacun égal à une valeur communément admise de 10"5 dans l'exemple de calcul suivant :
Avec T = 60 secondes, Pr = 10~10*0,017 = 1,7 *10~12 Avec T = 10 minutes, Pr = 10~10*0,17 = 17*10~12
II apparaît donc que si le véhicule s'arrête périodiquement et fréquemment, le dispositif permet de garantir un niveau de confiance des données mesurées qui est requis pour la sécurité exigée dans le domaine ferroviaire.
Conformément à cette évaluation d'une probabilité de défaillance de la fonction dite d' autotest, le dispositif selon l'invention peut alors comprendre un moyen d'évaluation de probabilité de défaillance activables entre deux arrêts du véhicule et employant une mesure en redondance sur les axes de mesures des accéléromètres . Ce moyen d'évaluation peut être intégré dans le moyen d' auto-calibration 105 précédemment décrit.
Enfin, le dispositif selon l'invention peut aussi optionnel- lement comprendre un détecteur de perte d'adhérence du véhicule (en cas de patinage ou d'enrayage) couplé à au moins un des premier et second accéléromètres 101, 102 bi-axes pour lesquels les mesures de déplacement peuvent être associées à des valeurs externes (pente, courbure d'une banque de donnée ou données d'un système de balisage de trajectoire, etc.). En cas de divergence de ces données, un risque de perte d'adhérence du véhicule peut être détecté et par extension complémenter l'information fournie par le système de détec- tion de vitesse nulle (roue bloquée, mais véhicule en mouvement) .
Le détecteur de perte d'adhérence du véhicule peut aussi, le cas échéant, être couplé à au moins un tachymètre 108 d'essieu de véhicule en addition d'un des premier et second accéléromètres 101, 102 de façon à comparer leurs données de mesure de mouvement angulaire et respectivement de déplacement longitudinal. Par ce biais, la fonction de détection de vitesse nulle peut être alors rendue encore plus sécuritaire.
Abréviations principales
X : axe longitudinal (de déplacement) du véhicule
Y : axe perpendiculaire à l'axe X et dans le plan du plancher du véhicule
Z : axe perpendiculaire au plancher du véhicule Px : plan orthogonal à l'axe X et déterminé par les axes Y, Z Py : plan orthogonal à l'axe Y et déterminé par les axes X, Z Pz : plan orthogonal à l'axe Z et déterminé par les axes X, Y Gpes : accélération de la pesanteur = 9.81 m/s2
Gx : accélération longitudinale du véhicule selon l'axe X
Glat : accélération latérale du véhicule au point des accélé- romètres dans le véhicule
Vx : vitesse longitudinale selon l'axe X Dx : position/déplacement longitudinal selon l'axe X VxT : vitesse longitudinale donnée par le tachymètre DxT : déplacement longitudinale donnée par le tachymètre Accl : premier axe de mesure de l' accéléromètre 101 Acc2 : second axe de mesure de l' accéléromètre 101 Acc3 : premier axe de mesure de l' accéléromètre 102 Acc4 : second axe 2 de mesure de l' accéléromètre 102 Al : angle dans le plan Py entre l'axe X et l'axe Accl A2 : angle dans le plan Py entre l'axe X et l'axe Acc2 A3 : angle dans le plan Pz entre l'axe X et l'axe Acc3 A4 : angle dans le plan Pz entre l'axe X et l'axe Acc4
Ax : angle de trajectoire du véhicule dans le plan Py (c'est- à-dire angle entre l'horizontale et l'axe X)
Lx : distance de déport entre le centre du véhicule et le point de fixation des accéléromètres 101, 102 Ay : angle lié au rayon de courbure dans le plan Py. Ay est claculé par Arctg (Lx/R) , donc en première approximation Lx/R
Vx : vitesse longitudinale du véhicule selon l'axe X

Claims

Revendications
1. Dispositif de mesure de déplacement d'un véhicule autoguidé (VEH) comprenant à son bord : - un accéléromètre (101) muni de deux axes de mesure
(Accl, Acc2) dans un plan longitudinal (Py) défini par un premier axe (X) longitudinal suivant un principal déplacement supposé rectiligne du véhicule et d'un second axe (Z) perpendiculaire au plancher du véhicule, - un calculateur (103) connecté à un signal de sortie
(Sl, S2) associé à chaque axe de mesure (Accl, Acc2), où chaque signal de sortie (Sl, S2) comprend une mesure en projection (Gaccl, Gacc2) d'une résultante d'accélération globale du véhicule sur l'axe de mesure associé (Accl, Acc2), caractérisé en ce que :
- un second accéléromètre (102) est muni d'au moins deux axes de mesure (Acc3, ,Acc4) dans un plan horizontal (Pz) défini par le premier axe (X) et un troisième axe (Y) perpendiculaire au premier et au second axe (X, Z),
- le calculateur (103) est connecté à un signal de sortie (S3, S4) associé à chaque axe de mesure (Acc3, Acc4), où chaque signal de sortie (S3, S4) comprend une mesure en projection (Gacc3, Gacc4) de la résultante d'accélération globale du véhicule sur l'axe de mesure associé (Acc3, Acc4),
- les axes de mesure (Accl, Acc2 ; Acc3, Acc4) du premier et du second accéléromètre (101, 102) présentent dans leur plan respectif (Py, Pz) un angle relatif (A1+A2, A3+A4) étant ajustable, de façon à ce que le calculateur (103) délivre à partir des quatre mesures de projection (Gaccl, Gacc2, Gacc3, Gacc4) au moins une valeur d'accélération longitudinale (Gx) du véhicule à chaque point d'un trajet comprenant pente et courbe.
2. Dispositif selon une des revendications précédentes, pour lequel au moins un des angles relatifs (A1+A2, A3+A4) est orthogonal.
3. Dispositif selon une des revendications précédentes, pour lequel chaque angle relatif (A1+A2, A3+A4) est subdivisé en un premier et un deuxième angle (Al, A2 ; A3, A4) correspondant à des angles de projection entre les quatre axes de mesures (Accl, Acc2, Acc3, Acc4) du pre- mier et du second accéléromètre (101, 102) et le premier axe (X) .
4. Dispositif selon revendication 3, pour lequel les angles de projection (A1=A2 ; A3=A4) de chaque accéléromètre sont égaux.
5. Dispositif selon une des revendications précédentes, pour lequel le calculateur (103) délivre à chaque point du trajet comprenant pente et courbe une valeur d'accélération latérale (Glat) , d'angle de pente (Ax), un angle d'accélération latérale (Ay) résultant de la force centrifuge due à la vitesse du véhicule et dépendant d'un rayon de courbure (R) de la trajectoire ainsi que d'un déport de l ' accéléromètre par rapport au centre du véhicule.
6. Dispositif selon une des revendications précédentes, pour lequel le calculateur (103) délivre une vitesse
(Vx) et une position (Dx) à chaque point du trajet com- prenant pente et courbe en intégrant successivement la valeur d'accélération longitudinale (Gx) du véhicule.
7. Dispositif selon une des revendications précédentes, comprenant : - un tachymètre (104) est disposé sur au moins un essieu du véhicule et délivre une valeur tachymétrique de vitesse (VxT) et position (DxT) du véhicule,
- les valeurs tachymétriques (VxT, DxT) obtenues et les valeurs de vitesse et de position (Vx, Dx) délivrées par le calculateur (103) sont fournies à un comparateur (106),
- le comparateur (106) détermine des écarts entre catégories de valeurs de vitesse et position, et si celles- ci sont en-dessous d'un seuil prédéfini, un recalage des valeurs de vitesse et de position (Vx, Dx) obtenues par le calculateur (103) à chaque point du trajet comprenant pente et courbe est effectué sur les valeurs tachymétriques (VxT, DxT) .
8. Dispositif selon revendication 7, comprenant un moyen de détection de vitesse nulle (107) du véhicule couplé au calculateur (103) et au tachymètre (104) et comprend au moins un corrélateur des valeurs de vitesse et de position (Vx, Dx) délivrées par le calculateur (103) et des valeurs tachymétriques (VxT, DxT) .
9. Dispositif selon revendication 5 et 8, comprenant :
- un moyen d' auto-calibration (105) des accéléromètres (101, 102) étant activable si le moyen de détection de vitesse nulle confirme un arrêt du véhicule,
- le moyen d' auto-calibration traitant des mesures issues des accéléromètres 101, 102 et données par une unité de calcul d'accélérations 104 comprise dans le calculateur 103 - le moyen d' auto-calibration calibre les mesures en correspondance avec des valeurs nulles de l'accélération longitudinale (Gx) et latérale (Glat) du véhicule.
10. Dispositif selon revendication 4 et 9, pour lequel le moyen d' auto-calibration (105) a un premier mode de contrôle pour vérifier l'égalité des valeurs de mesure (Gacc3, Gacc4) sur le deuxième accéléromètre (102) et un moyen de re-calcul de l'angle de pente (Ax) à partir duquel les valeurs de mesure (Gaccl, Gacc2) du premier ac- céléromètre (101) sont vérifiées au moyen d'un deuxième mode de contrôle.
11. Dispositif selon une des revendications 9 ou 10, pour lequel au-delà d' un premier seuil d' erreur provenant de résultats du moyen d' auto-calibration, des facteurs de corrections issus du moyen d' auto-calibration sont transmis au calculateur (103) .
12. Dispositif selon revendication 11, pour lequel au-delà d'un deuxième seuil d'erreur moins sécuritaire que le premier seuil provenant de résultats du moyen d' auto- calibration, un indicateur de défaillance de mesure à bord est activé.
13. Dispositif selon une des revendications 7 à 12, comprenant un moyen d'évaluation de probabilité de défaillance activables entre deux arrêts du véhicule et employant une mesure en redondance sur les axes de mesures des ac- céléromètres .
14. Dispositif selon une des revendications précédentes, comprenant un détecteur de perte d' adhérence du véhicule couplé à au moins un des premier et second accéléromè- tres .
15. Dispositif selon revendication 14, pour lequel le détecteur de perte d'adhérence du véhicule est couplé à au moins un tachymètre en addition d'un des premier et second accéléromètres .
PCT/FR2007/002031 2007-12-10 2007-12-10 Dispositif de mesure de deplacement d'un vehicule autoguide WO2009074725A1 (fr)

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