WO2010125321A1 - Procede de transfert de donnees d'alerte entre un vehicule ferroviaire en panne et un centre de controle, dispositif associe - Google Patents

Procede de transfert de donnees d'alerte entre un vehicule ferroviaire en panne et un centre de controle, dispositif associe Download PDF

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WO2010125321A1
WO2010125321A1 PCT/FR2010/050829 FR2010050829W WO2010125321A1 WO 2010125321 A1 WO2010125321 A1 WO 2010125321A1 FR 2010050829 W FR2010050829 W FR 2010050829W WO 2010125321 A1 WO2010125321 A1 WO 2010125321A1
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WO
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train
communication device
link
radio
emergency
Prior art date
Application number
PCT/FR2010/050829
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English (en)
Inventor
Didier Van Den Abeele
Marion Berbineau
Martine Wahl
Original Assignee
Alstom Transport Sa
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/70—Details of trackside communication
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or train for signalling purposes
    • B61L15/0018—Communication with or on the vehicle or train
    • B61L15/0027—Radio-based, e.g. using GSM-R
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00—Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/50—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades
    • B61L27/57—Trackside diagnosis or maintenance, e.g. software upgrades for vehicles or trains, e.g. trackside supervision of train conditions

Definitions

  • the subject of the invention is that of methods of transferring warning data between a broken down railway vehicle and a control center, as well as the devices for implementing such methods.
  • the trains are today equipped with maintenance means able to determine a state of operation of the train from different parameters.
  • these means of maintenance inform a fixed control center, on the ground, by transferring to it alert data.
  • alert data comprise at least one train identifier, an alarm signal and secondary data relating to the state of the train that has failed. This information enables the control center, by implementing expert data processing means, to try to diagnose the nature of the failure, to develop an intervention strategy and to mobilize the appropriate means to carry out this intervention.
  • a train is equipped with suitable communication means to establish such a wireless link.
  • the wireless link is established punctually when the train is within the coverage area of the ground communication infrastructure. This coverage area usually includes stations, maintenance shops, some important points of the rail network, but does not cover all the tracks that the trains of a train fleet are likely to borrow.
  • a train can fail and be immobilized on the track at a point that does not belong to the coverage area of the communication infrastructure on the ground. It is therefore impossible for the broken down train to establish a communication link with the ground infrastructure and, consequently, to inform the control center of the situation. The intervention chain is not triggered.
  • the broken down train can not establish a link with the ground infrastructure brings together many situations: the broken down train can be located outside the coverage area of the ground communication infrastructure , and it is impossible to establish any wireless connection; the broken down train may be in the coverage area of the ground communication infrastructure, but the quality of the link between the broken down train and the ground infrastructure is severely degraded by, for example, a screening phenomenon due to electromagnetic disturbances or the presence of another train masking a radio access point in a tunnel; finally, the breakdown affecting the train may in fact affect the means of radio communication normally used for establishing the radio link between the train and the ground infrastructure or the on-board computer of the train, which implements the maintenance means.
  • the purpose of the invention is therefore to transfer, regardless of the failure, warning data of a broken down train to a control center, while the broken down train can not establish a main communication link with the control center.
  • ground infrastructure a link normally used for maintenance communications between the train and the control center.
  • the subject of the invention is a method according to claim 1, an embedded system according to claim 8 and an architecture according to claim 14.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the situation in which method according to the invention is implemented
  • FIG. 2 schematically represents the onboard system of a train, and in particular a stand-alone emergency communication device
  • FIG. 3 is an algorithm representation of the various elementary steps for transferring alert data from the failed train to the control center via a relay train.
  • FIG. 1 shows a first train A traveling along a railway line 9.
  • a second train B which circulates along a track railway 10 parallel to track 9.
  • the communication architecture comprises a ground communication infrastructure 1, preferably private.
  • the ground infrastructure 1 is connected to a network 12, for example public, such as the Internet.
  • a control center 2 is connected to said network 12.
  • the control center 2 comprises expert means of data analysis to control the train fleet.
  • the infrastructure 1 comprises a plurality of base stations, such as the base stations 7 and 8.
  • Each base station 7, 8 comprises radio transmission and reception means 5, 6, making it possible to establish a link wirelessly with a mobile device located inside the cell 3, 4, covered by the base station 7, 8.
  • the meeting of the different cells 3, 4 of the infrastructure 1 constitutes the coverage area of the infrastructure 1. As shown in FIG. 1, this coverage area does not cover the entirety of the channels 9 and 10. There is a shadow zone 13, for example located between the cells 3 and 4, within which it is impossible for a mobile device to be in radio communication with the infrastructure 1.
  • Each of the trains of the said train fleet is equipped with the same hardware and software system.
  • the system 15 of the train A is shown schematically in FIG. 2.
  • the system 15 'of the train B is identical to the system 15.
  • the reference carried by a component of the system 15' of the train B is obtained by "priming" the reference carried by the same component of the system 15 of the train A.
  • the system 15 comprises an on-board computer 16.
  • the on-board computer 16 comprises a computing unit 17, as well as storage means 18 of the RAM and ROM type.
  • the on-board computer 16 is connected via an appropriate input / output interface 19 to a local area network 20 on board the aircraft.
  • Various sensors, such as the sensors 22 and 24, are connected to the on-board computer 16 via the local area network 20.
  • the onboard computer 16 comprises, inter alia, a maintenance software module 30.
  • the maintenance software module 30 consists of a series of instructions stored in the storage means 18 and able to be periodically executed by the unit. calculation 17.
  • the maintenance module 30 is able to determine a plurality of indicators as a function of many parameters whose values are measured by the different sensors 22, 24.
  • the value of a parameter may be a value measured at the present time, or a value measured at a given moment and stored in a history of the values of the parameter considered.
  • Lie maintenance module 30 is suitable for performing a synthesis of the different indicators in a global variable called "state of train operation".
  • the operating state of the train is for example binary, "normal” or "out of order”.
  • the history of the values of a parameter is stored in the storage means 18.
  • the instantaneous values of the various indicators and the operating state of the train are recorded in a status log, stored in the storage means 18.
  • the system 15 also comprises a main radio communication device 40 dedicated to the establishment of a main wireless communication link with one of the base stations 7, 8, of the ground infrastructure 1.
  • the main device 40 makes it possible to establish a link of the GSM type and to communicate data along this link according to a predetermined protocol, for example of the TCP / IP type.
  • a predetermined protocol for example of the TCP / IP type.
  • the person skilled in the art knows how to implement such a main communication link. Alternatively, other types of main link may be implemented.
  • the system 15 includes a backup communication device 50 dedicated to the establishment of a backup radio communication link with a backup communication device 50 'equipping another train, such as the train B.
  • the emergency device 50 comprises: a main electronic card, comprising calculation means 51 and storage means 52; an input / output interface 54 for the connection of the backup device 50 to the local network 20 and the bidirectional exchange of information with the on-board computer 16 according to a predetermined protocol; means for transmitting and receiving radio waves 56 operating, by default, according to a specific mode, called "default"resource; and, power supply means, such as a battery 58, for making the emergency communication device 50 autonomous.
  • the device 50 is autonomous vis-à-vis the other equipment of the train A so that it can operate regardless of the fault affecting the train and, in particular, a fault affecting the on-board computer 16 of the train A and / or the main communication device 40 of train A.
  • the main electronic card is able to execute various software modules shown schematically in FIG. 2: a backup communication module 60, which makes it possible to synchronize the execution of different modules and to prepare the data messages to be transmitted, in compliant formats to predefined protocols; a negotiation module 62 able to negotiate the radio resources in a dynamic manner and to choose, among the various available resources, the appropriate resource for establishing the backup link. This choice is made according to the volume of the alert data to be transmitted from one train to another, the speed of the relay train, etc. a configuration module 64, which, when executed, makes it possible to configure the radio transmission and reception means 56 according to the characteristics of the resource that has been negotiated.
  • the radio transmission and reception means 56 are configured in GSM-R transmission mode, or in GPSR mode, or in WiFi mode.
  • an on-board computer determines the current operating state of the train (in FIG. step 100 for train A and step 100 'for train B).
  • the on-board computer regularly sends, to the emergency device of the train, a flag indicating that the train is in a normal operating state (step 110 'for train B ).
  • the emergency device receives this flag, it operates in a standby mode (step 120 'for the train B).
  • the emergency device continuously listens to its radio environment in order to detect a possible broken down train. The reception and radio transmission means then operate in "default" mode.
  • the on-board computer determines that the operational state of the train is "down", this is the case for the train A, it first tries to communicate this information to the control center 2 via a communication link main radio that would be established between the main communication device 40 of the failed A train and the ground infrastructure 1 (step 130 for the train A).
  • the main communication device 40 When, after several attempts, the main communication device 40 responds to the on-board computer 16 of the train A that it is impossible to establish a communication link with the ground infrastructure 1, the on-board computer 16 of the train A sends to the emergency communication device 50 of the train A, a flag indicating a failed operating state (step 140).
  • the emergency communication device 50 When the emergency communication device 50 receives a flag indicating a failed operating state, it switches from “sleep" mode to "active" mode (step 150).
  • the device 50 goes into active mode in other situations, for example when it no longer receives an operating status flag from the on-board computer 16, or the driver's cabin being equipped with a signal switch, when the driver actuates the signaling switch to issue a flag equivalent to a flag indicating a failed operating state to the device 50. Note that the latter feature, prevents the computer board 16 is the means of passage in the chain of detection of a failure.
  • the communication module 60 of the failed A train seeks to establish a backup radio communication link with another train, such as the train B, which could be used to relay the warning data to warn the control center 2 as quickly as possible.
  • the communication module 60 generates a preliminary signaling which is transmitted periodically, in the form of beacons, by the transmitting and receiving means 56 configured in "default" operating mode, for the purpose inform the environment 70 that the train A is down. It should be noted that the environment 70 associated with the train A corresponds to the coverage area of the radio transmission and reception means 56 in the "default" mode.
  • the communication module 60 starts the execution of the negotiation module 62 by passing to it certain parameters, such as the quantity of alert data to be transferred, so that it prepares a list of the radio resources available which can to be used for the establishment of a wireless link implementing a particular protocol for the transmission of data.
  • the emergency device 50 'of the train B in "standby" mode, listen over a wide spectral band its radio environment.
  • the spare device 50 'of the train B detects a preliminary signaling beacon, it switches from the "sleep" mode to the "active" mode (step 180'). It transmits a response message to the rescue device 50 of the train A to initiate the process of establishing a wireless backhaul radio link (step 190 ').
  • a negotiation step of the radio resource to be used is performed by the negotiation modules 62 and 62 'respectively of the trains A and B (step 200 for the train A and step 200' for the train B).
  • the module 62 proposes the first resource in the list of available resources that it has previously established.
  • the module 62 ' responds by indicating whether this resource exists and is available on the B-train side. If the response of the module 62' is negative, the module 62 proposes the following resource in the list of resources. If the response of the module 62 'of the train B is positive, the configuration modules 64 and 64' are executed (step 210 for the train A step 210 'for the train B) to configure the transmission and reception means 56 and 56 'of each of the trains A and B.
  • step 220' according to the flow of the alert data to be transferred and the characteristics of the negotiated resource, the communication means 60 'of the train B, estimate the time during which the emergency link must be maintained to transfer all the alarm data relating to the train A.
  • the means 60 ' transmits this information to the on-board computer 16' of the train B. This will take into account this information to regulate the speed of train B in zone 70.
  • the communication module 60 and 60' establish a communication channel by implementing the means adapted to connect the services, ie the different layers of the communication protocol of the wireless link (physical layers and data link 1 and 2 of the OSI model) (step 230 for train A and 230 'for train B).
  • step 240 for the train A and 240 'for the train B the communication modules 60 and 60' exchange data according to the negotiated protocol.
  • the emergency device 50 of the train A transmits a succession of messages. Each message has a particular alert data. Knowing that the emergency link has a reduced duration and may be cut off, the alert data to be transferred from train A to train B are prioritized according to a priority criterion. High priority alert data is transmitted first.
  • the alert data includes priority data, such as a train A identifier, an alarm signal indicating that train A is down, the position of train A, and secondary data, such as a code indicating the nature of the failure, secondary indicators that have been calculated by the maintenance module 30 of the train A, the parameters of the train A, etc.
  • the device 50 'of the train B responds by transmitting a message of acknowledgment of the data n.
  • the device 50 'of the train B responds by transmitting a global acknowledgment message.
  • the spare device 50 of the train A stores the value n of the last acknowledgment message received from relay B train.
  • the emergency device 50 of the train A searches again (return to the step 160) to establish another spare link with another train C passing near the train A.
  • the device 50 after having transmitted the priority alarm data again, continue the transmission of the alarm data starting at the n + 1 l ⁇ m ⁇ alarm data.
  • the synthesis between the two alarm data packets relating to the train A will be carried out by the control center 2.
  • the different alarm data relating to the train A transferred to the train B are recorded in the storage means 52 'of the main board of the emergency device 50' of the train B (step 250 ').
  • the emergency link is broken and the B train continues.
  • the train B When it enters the coverage area of the ground infrastructure 1, the train B establishes (step 260 ') a main communication link with a base station, for example the base station 7, from the infrastructure to the base station. ground 1. To do this, it uses its main communication device 40 '.
  • the emergency communication module 60 ' indicating to the on-board computer 16' that it has to transmit alarm data.
  • the on-board computer 16 'of the train B requests the emergency communication device 50' the alarm data to be transmitted and uses the main communication device 40 'for this transmission.
  • the train B transmits (step 270 ') the alarm data relating to the train A, to the control center 2.
  • the ground infrastructure 1 conveys these alarm data to the control center 2 which will process them (step 280 ")
  • the emergency device 50 'of the train B remains in the" active "mode and transfers the alarm data relating to the train A to the other trains that the train B crosses, in this way, by an effect Many of the trains in the pilot train fleet are aware of the existence of the broken down A train.
  • the time required to warn the control center 2 is minimized, because it may not be the train B, having received the alarm data by a first "jump"("hop" in English), which can establish in first a connection with the ground infrastructure, but another train fleet receiving the alarm data with i ⁇ m ⁇ "jump".
  • a similar method is envisaged which uses a relay B train.
  • the control center 2 includes a list of the trains of the fleet in circulation and their route.
  • the control center 2 selects the train to be used as a relay for transferring information or requests as quickly as possible to the failed A train.
  • the information is first transferred to the relay B train.
  • the train B moves into the coverage area 70 of the radio transmission and reception means of the trains A and B.
  • the backup link is established, the information and the requests are transferred to the train A and processed by the on-board computer 16 of the train A.
  • the alert data transmitted by the emergency communication device to the control center is a pre-warning message. -formaté.
  • the system according to the invention which incorporates a dedicated stand-alone emergency communication device, ensures high reliability in the routing of the alert data of the broken down train to the control center managing the operation of the network.

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Abstract

Ce procédé de transfert de données d'alerte entre un premier train en panne (A) et un centre de contrôle (2), consiste à : évaluer l'état du premier train; et, lorsque l'état du premier train correspond à une panne; déterminer s'il est possible d'établir une première liaison entre le premier train et une infrastructure au sol (1) connectée au centre; à défaut, établir une liaison radio de secours entre des premiers moyens de communication autonome (50) du premier train et des seconds moyens de communication autonome (50') d'un second train en circulation à proximité du premier train; transférer les données d'alarme relatives au premier train et les mémoriser dans des moyens de mémorisation du second train; établir une seconde liaison entre le second train et l'infrastructure au sol et transférer les données d'alerte relatives au premier train, du second train vers le centre.

Description

Procédé de transfert de données d'alerte entre un véhicule ferroviaire en panne et un centre de contrôle, dispositif associé.
L'invention a pour domaine celui des procédés de transfert de données d'alerte entre un véhicule ferroviaire en panne et un centre de contrôle, ainsi que les dispositifs pour mettre en œuvre de tels procédés.
Lorsqu'un train, ou tout autre véhicule ferroviaire tel qu'un métro, un tramway ou l'équivalent, tombe en panne au milieu d'une voie, l'exploitant de ce train souhaite une intervention rapide et adaptée pour minimiser l'impact de cette panne en termes de pénalités liées à une occupation intempestive de la voie, de coûts dus à un renvoi inapproprié du train vers un atelier de maintenance, de désorganisation du trafic, de désagréments causés aux passagers du train en panne et à ceux des trains dont la circulation est perturbée, etc.
Les trains sont aujourd'hui équipés de moyens de maintenance aptes à déterminer un état de fonctionnement du train à partir de différents paramètres. Lorsqu'un train tombe en panne, ces moyens de maintenance informent un centre de contrôle fixe, au sol, en lui transférant des données d'alerte. Ces données d'alerte comportent au moins un identifiant du train, un signal d'alarme et des données secondaires relatives à l'état du train en panne. Ces informations permettent au centre de contrôle, en mettant en œuvre des moyens experts de traitement de données, d'essayer de diagnostiquer la nature de la panne, d'élaborer une stratégie d'intervention et de mobiliser les moyens adaptés pour réaliser cette intervention.
La communication entre un train et le centre de contrôle est réalisée au travers d'une infrastructure de communication au sol permettant l'établissement d'une liaison sans fil. Un train est équipé de moyens de communication adaptés pour établir une telle liaison sans fil. La liaison sans fil est établie ponctuellement, lorsque le train se situe à l'intérieur de la zone de couverture de l'infrastructure de communication au sol. Cette zone de couverture inclut généralement les gares, les ateliers de maintenance, certains points importants du réseau ferré, mais ne couvre pas l'intégralité des voies que les trains d'une flotte de trains sont susceptibles d'emprunter.
Or, un train peut tomber en panne et être immobilisé sur la voie en un point qui n'appartient pas à la zone de couverture de l'infrastructure de communication au sol. Il est alors impossible, pour le train en panne, d'établir une liaison de communication avec l'infrastructure au sol, et, par conséquent, d'informer le centre de contrôle de la situation. La chaîne d'intervention n'est pas déclenchée.
De manière plus générale, le fait que le train en panne ne puisse pas établir de liaison avec l'infrastructure au sol regroupe de nombreuses situations : le train en panne peut être situé hors de la zone de couverture de l'infrastructure de communication au sol, et il est impossible d'établir une quelconque liaison sans fil ; le train en panne peut se trouver dans la zone de couverture de l'infrastructure de communication au sol, mais la qualité de la liaison entre le train en panne et l'infrastructure au sol est fortement dégradée à cause, par exemple, d'un phénomène d'écrantage dû à des perturbations électromagnétiques ou à la présence d'un autre train masquant un point d'accès radio dans un tunnel ; enfin, la panne qui affecte le train peut en fait toucher les moyens de communication radio normalement utilisés pour l'établissement de la liaison radio entre le train et l'infrastructure au sol ou l'ordinateur de bord du train, qui met en œuvre les moyens de maintenance.
L'invention a donc pour but de transférer, quelle que soit la panne, des données d'alerte d'un train en panne vers un centre de contrôle, alors que le train en panne ne peut établir de liaison de communication principale avec l'infrastructure au sol, liaison normalement utilisée pour les communications de maintenance entre le train et le centre de contrôle.
L'invention a pour objet un procédé selon la revendication 1 , un système embarqué selon la revendication 8 et une architecture selon la revendication 14.
L'invention et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une représentation schématique de la situation dans laquelle le procédé selon l'invention est mise en œuvre ; la figure 2 représente, de manière schématique, le système embarqué à bord d'un train, et en particulier un dispositif de communication de secours autonome ; et, la figure 3 est une représentation sous forme d'algorithme des différentes étapes élémentaires permettant le transfert de données d'alerte depuis le train en panne vers le centre de contrôle, via un train relais. Sur la Figure 1 , on a représenté un premier train A circulant le long d'une voie ferrée 9. Parmi les autres trains de la flotte de trains à contrôler, on a représenté un second train B, qui circule le long d'une voie ferrée 10 parallèle à la voie 9.
L'architecture de communication comporte une infrastructure de communication au sol 1 , de préférence privée. L'infrastructure au sol 1 est connectée à un réseau 12, par exemple public, tel que l'Internet. Un centre de contrôle 2 est connecté audit réseau 12. Le centre de contrôle 2 comporte des moyens experts d'analyse de données pour contrôler la flotte de trains.
L'infrastructure 1 comporte une pluralité de stations de base, telles que les stations de base 7 et 8. Chaque station de base 7, 8, comporte des moyens d'émission et de réception radio 5, 6, permettant d'établir une liaison sans fil avec un dispositif mobile se trouvant à l'intérieur de la cellule 3, 4, couverte par la station de base 7, 8.
La réunion des différentes cellules 3, 4, de l'infrastructure 1 constitue la zone de couverture de l'infrastructure 1. Comme cela est représenté sur la Figure 1 , cette zone de couverture ne couvre pas l'intégralité des voies 9 et 10. Il existe une zone d'ombre 13, par exemple située entre les cellules 3 et 4, à l'intérieur de laquelle il est impossible pour un dispositif mobile d'être en liaison radio avec l'infrastructure 1.
Chacun des trains de ladite flotte de trains à contrôler, tels que les trains A et B, est équipé d'un même système matériel et logiciel. Le système 15 du train A est représenté schématiquement à la Figure 2. Le système 15' du train B est identique au système 15. La référence portée par un composant du système 15' du train B est obtenue en « primant » la référence portée par le même composant du système 15 du train A. Le système 15 comporte un ordinateur de bord 16. L'ordinateur de bord 16 comporte une unité de calcul 17, ainsi que des moyens de mémorisation 18 du type mémoire vive et mémoire morte. L'ordinateur de bord 16 est connecté, via une interface d'entrée/sortie 19 adaptée, à un réseau local 20 embarqué à bord du train A. Différents capteurs, tels que les capteurs 22 et 24, sont connectés à l'ordinateur de bord 16 via le réseau local 20.
L'ordinateur de bord 16 comporte, entre autre, un module logiciel de maintenance 30. Le module logiciel de maintenance 30 est constitué d'une série d'instructions mémorisées dans les moyens de mémorisation 18 et aptes à être exécutées périodiquement par l'unité de calcul 17.
Le module de maintenance 30 est propre à déterminer une pluralité d'indicateurs en fonction de nombreux paramètres dont les valeurs sont mesurées par les différents capteurs 22, 24. La valeur d'un paramètre peut être une valeur mesurée à l'instant présent, ou une valeur mesurée à un instant passé et mémorisée dans un historique des valeurs du paramètre considéré.
Lie module de maintenance 30 est propre à réaliser une synthèse des différents indicateurs dans une variable globale dite « état de fonctionnement du train ». L'état de fonctionnement du train est par exemple binaire, « normal » ou « en panne ».
L'historique des valeurs d'un paramètre est stocké dans les moyens de mémorisation 18. Les valeurs instantanées des différents indicateurs et de l'état de fonctionnement du train sont consignées dans un journal d'état, stocké dans les moyens de mémorisation 18. Le système 15 comporte également un dispositif principal de communication radio 40 dédié à l'établissement d'une liaison de communication sans fil principale avec l'une des stations de base 7, 8, de l'infrastructure au sol 1. Le dispositif principal 40 permet d'établir une liaison du type GSM et de communiquer des données le long de cette liaison selon un protocole prédéterminé, par exemple du type TCP/IP. L'homme du métier sait comment mettre en œuvre une telle liaison de communication principale. En variante, d'autres types de liaison principale peuvent être mis en œuvre.
Enfin, le système 15 comporte un dispositif de communication de secours 50 dédié à l'établissement d'une liaison de communication radio de secours avec un dispositif de communication de secours 50' équipant un autre train, tel que le train B.
Plus précisément, le dispositif de secours 50 comporte : une carte électronique principale, comportant des moyens de calcul 51 et des moyens de mémorisation 52 ; une interface d'entrée/sortie 54 pour la connexion du dispositif de secours 50 au réseau local 20 et l'échange bidirectionnel d'informations avec l'ordinateur de bord 16 selon un protocole prédéterminé ; des moyens d'émission et de réception d'ondes radio 56 fonctionnant, par défaut, selon un mode déterminé, dit ressource « par défaut » ; et, des moyens d'alimentation électrique, tels qu'une batterie 58, pour rendre le dispositif de communication de secours 50 autonome. Le dispositif 50 est autonome vis-à-vis des autres équipements du train A de manière à pouvoir fonctionner quelle que soit la panne affectant le train et, en particulier, une panne affectant l'ordinateur de bord 16 du train A et/ou le dispositif de communication principal 40 du train A.
La carte électronique principale est apte à exécuter différents modules logiciels représentés schématiquement sur la Figure 2 : un module de communication de secours 60, qui permet de synchroniser l'exécution de différents modules et de préparer les messages de données à transmettre, en des formats conformes à des protocoles prédéfinis ; un module de négociation 62 apte à négocier les ressources radio de manière dynamique et à choisir, parmi les différentes ressources disponibles, la ressource adaptée pour établir la liaison de secours. Ce choix s'effectue en fonction du volume des données d'alerte à transmettre d'un train à l'autre, de la vitesse du train relais, etc. un module de configuration 64, qui, lorsqu'il est exécuté, permet de configurer les moyens d'émission et de réception radio 56 en fonction des caractéristiques de la ressource qui a été négociée. Ainsi, en fonction de la ressource à utiliser, les moyens d'émission et de réception radio 56 sont configurés en mode transmission GSM-R, ou en mode GPSR, ou en mode WiFi.
Le procédé mis en œuvre par les moyens qui viennent d'être décrits est le suivant.
Est représenté schématiquement sur la Figure 3, l'enchaînement des étapes du procédé permettant d'alerter le centre de contrôle 2 de la présence d'un train en panne. Dans ce qui suit, c'est le train A qui est en panne et qui se trouve immobilisé à l'extérieur de la zone de couverture de l'infrastructure 1 , alors que le train B qui fonctionne normalement va servir de relais pour la communication entre le train en panne et le centre de contrôle.
Périodiquement, en exécutant le module de maintenance 30, un ordinateur de bord, que ce soit l'ordinateur 16 du train A ou l'ordinateur 16' du train B, détermine l'état de fonctionnement actuel du train (sur la Figure 3, étape 100 pour le train A et étape 100' pour le train B).
En fonctionnement normal, c'est le cas pour le train B, l'ordinateur de bord envoie régulièrement, au dispositif de secours du train, un drapeau indiquant que le train est dans un état de fonctionnement normal (étape 110' pour le train B). Tant que le dispositif de secours reçoit ce drapeau, il fonctionne dans un mode de veille (étape 120' pour le train B). Dans ce mode de veille, le dispositif de secours écoute en permanence son environnement radioélectrique dans le but de détecter un éventuel train en panne. Les moyens de réception et d'émission radio fonctionnent alors en mode « par défaut ».
Lorsque l'ordinateur de bord détermine que l'état de fonctionnement du train est « en panne », c'est le cas pour le train A, il essaie d'abord de communiquer cette information au centre de contrôle 2 via une liaison de communication radio principale qui serait établie entre le dispositif de communication principal 40 du train A en panne et l'infrastructure au sol 1 (étape 130 pour le train A).
Lorsque, après plusieurs tentatives, le dispositif de communication principal 40 répond à l'ordinateur de bord 16 du train A qu'il est impossible d'établir une liaison de communication avec l'infrastructure au sol 1 , l'ordinateur de bord 16 du train A envoie au dispositif de communication de secours 50 du train A, un drapeau indiquant un état de fonctionnement en panne (étape 140).
Lorsque le dispositif de communication de secours 50 reçoit un drapeau indiquant un état de fonctionnement en panne, il bascule du mode « veille » au mode « actif » (étape 150). Le dispositif 50 passe en mode actif dans d'autres situations, par exemple lorsqu'il ne reçoit plus de drapeau d'état de fonctionnement de la part de l'ordinateur de bord 16, ou, la cabine du conducteur étant équipée d'un interrupteur de signalisation, lorsque le conducteur actionne l'interrupteur de signalisation pour que soit émis un drapeau équivalent à un drapeau indiquant un état de fonctionnement en panne vers le dispositif 50. On notera que cette dernière fonctionnalité, permet d'éviter que l'ordinateur de bord 16 ne soit le moyen de passage obligé dans la chaîne de détection d'une panne.
Dans le mode « actif », le module de communication 60 du train A en panne cherche à établir une liaison de communication radio de secours avec un autre train, tel que le train B, qui pourrait servir à relayer les données d'alerte pour avertir le centre de contrôle 2 au plus vite.
Pour ce faire (étape 160), le module de communication 60 génère une signalisation préliminaire qui est émise périodiquement, sous forme de balises, par les moyens d'émission et de réception 56 configurés en mode de fonctionnement « par défaut », dans le but d'informer l'environnement 70 que le train A est en panne. On notera que l'environnement 70 associé au train A correspond à la zone de couverture des moyens d'émission et de réception radio 56 dans le mode « par défaut ». Parallèlement (étape 170), le module de communication 60 lance l'exécution du module de négociation 62 en lui passant certains paramètres, tels que la quantité de données d'alerte à transférer, pour qu'il prépare une liste des ressources radio disponibles susceptibles d'être utilisées pour l'établissement d'une liaison sans fil mettant en oeuvre un protocole particulier pour la transmission des données.
Le dispositif de secours 50' du train B, en mode « veille », écoute sur une large bande spectrale son environnement radioélectrique. Lorsque le dispositif de secours 50' du train B détecte une balise de signalisation préliminaire, il bascule du mode « veille » au mode « actif » (étape 180'). Il émet un message de réponse à destination du dispositif de secours 50 du train A pour initier le processus d'établissement d'une liaison radio sans fil de secours (étape 190').
Une étape de négociation de la ressource radio à utiliser est exécutée par les modules de négociation 62 et 62' respectivement des trains A et B (étape 200 pour le train A et étape 200' pour le train B). Le module 62 propose la première ressource dans la liste des ressources disponibles qu'il a précédemment établie. Le module 62' répond en indiquant si cette ressource existe et est disponible du côté du train B. Si la réponse du module 62' est négative, le module 62 propose la ressource suivante dans la liste des ressources. Si la réponse du module 62' du train B est positive, les modules de configuration 64 et 64' sont exécutés (étape 210 pour le train A étape 210' pour le train B) pour configurer les moyens d'émission et de réception 56 et 56' de chacun des trains A et B. Parallèlement (étape 220'), en fonction du flux des données d'alerte à transférer et des caractéristiques de la ressource négociée, les moyens de communication 60' du train B, estiment le temps pendant lequel la liaison de secours doit être maintenue pour transférer la totalité des données d'alarme relatives au train A. Le moyen 60' transmet cette information à l'ordinateur de bord 16' du train B. Celui-ci va prendre en compte cette information pour réguler la vitesse du train B dans la zone 70.
Une fois que les moyens 56 et 56' sont configurés, le module de communication 60 et 60' établissent un canal de communication en mettant en œuvre les moyens adaptés pour connecter les services, i.e. les différentes couches du protocole de communication de la liaison sans fil (couches physique et liaison de données 1 et 2 du modèle OSI) (étape 230 pour le train A et 230' pour le train B).
Puis (étape 240 pour le train A et 240' pour le train B), une fois la couche physique de la liaison créée, les modules de communication 60 et 60' échangent des données selon le protocole négocié. Le dispositif de secours 50 du train A transmet une succession de messages. Chaque message comporte une donnée d'alerte particulière. Sachant que la liaison de secours a une durée réduite et risque d'être coupée, les données d'alerte à transférer du train A au train B sont hiérarchisées en fonction d'un critère de priorité. Les données d'alerte ayant une priorité élevée sont transmises en premier.
Les données d'alerte comportent des données prioritaires, telles qu'un identifiant du train A, un signal d'alarme indiquant que le train A est en panne, la position du train A, et des données secondaires, telles qu'un code indiquant la nature de la panne, des indicateurs secondaires qui ont été calculés par le module de maintenance 30 du train A, des paramètres du train A, etc.
En cas de bonne réception du nlθmθ message de donnée, le dispositif 50' du train B répond en transmettant un message d'acquittement de la donnée n. A la fin de la réception de l'ensemble des données d'alerte, le dispositif 50' du train B répond en transmettant un message d'acquittement global.
Eventuellement, si la liaison radio de secours a été rompue avant que le dispositif de communication de secours 50 du train A en panne n'ait reçu un message d'acquittement global, le dispositif de secours 50 du train A mémorise la valeur n du dernier message d'acquittement reçu du train B relais. Le dispositif de secours 50 du train A cherche à nouveau (retour à l'étape 160) à établir une autre liaison de secours avec un autre train C passant à proximité du train A. Lorsque cette autre liaison de secours sera établie, le dispositif 50, après avoir transmis à nouveau les données d'alarme prioritaires, poursuivra la transmission des données d'alarme en débutant à la n+1 lθmθ donnée d'alarme. La synthèse entre les deux paquets de données d'alarme relatives au train A sera effectuée par le centre de contrôle 2.
Les différentes données d'alarme relatives au train A transférées au train B sont enregistrées dans les moyens de mémorisations 52' de la carte principale du dispositif de secours 50' du train B (étape 250').
La liaison de secours est rompue et le train B poursuit son trajet. Lorsqu'il rentre dans la zone de couverture de l'infrastructure au sol 1 , le train B établit (étape 260') une liaison de communication principale avec une station de base, par exemple la station de base 7, de l'infrastructure au sol 1. Pour ce faire, il utilise son dispositif de communication principal 40'.
Le module de communication de secours 60' indiquant à l'ordinateur de bord 16' qu'il a à transmettre des données d'alarme. Dès que la liaison principale est établie, l'ordinateur de bord 16' du train B demande au dispositif de communication de secours 50' les données d'alarme à transmettre et utilise le dispositif de communication principal 40' pour cette transmission. Le train B transmet (étape 270') les données d'alarme relatives au train A, à destination du centre de contrôle 2. L'infrastructure au sol 1 achemine ces données d'alarme au centre de contrôle 2 qui les traitera (étape 280") comme il se doit. Le dispositif de secours 50' du train B reste en mode « actif » et transfère les données d'alarme relatives au train A vers les autres trains que le train B croise. De la sorte, par un effet de cascade, un grand nombre de trains de la flotte de trains à contrôler sont au courant de l'existence du train A en panne. De plus, le temps nécessaire pour avertir le centre de contrôle 2 est minimisé, car ce n'est peut être pas le train B, ayant reçu les données d'alarme par un premier « saut » (« hop » en anglais), qui pourra établir en premier une liaison avec l'infrastructure au sol, mais un autre train de la flotte ayant reçu les données d'alarme par un iθmθ « saut ».
Pour la communication descendante, du centre de contrôle 2 vers le train A en panne, un procédé similaire est envisagé qui utilise un train B relais. Le centre de contrôle 2 comporte une liste des trains de la flotte en circulation et leur itinéraire. Le centre de contrôle 2 sélectionne le train à utiliser comme relais pour transférer le plus rapidement possible des informations ou des requêtes au train A en panne. Les informations sont d'abord transférées au train B relais. Puis, le train B se déplace jusque dans la zone 70 de couverture des moyens d'émission et de réception radio des trains A et B. Une fois la liaison de secours établie, les informations et les requêtes sont transférées vers le train A et traitées par l'ordinateur de bord 16 du train A.
Dans le cas mentionné ci-dessus, où le dispositif de communication de secours est activé par le basculement d'un interrupteur de signalisation en cabine, la donnée d'alerte que transmet le dispositif de communication de secours au centre de contrôle est un message pré-formaté. Le système selon l'invention, qui intègre un dispositif dédié de communication de secours autonome, garantit une grande fiabilité dans l'acheminement des données d'alerte du train en panne vers le centre de contrôle gérant l'exploitation du réseau.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Procédé de transfert de données d'alerte entre un premier train en panne (A) et un centre de contrôle (2), caractérisé en ce qu'il consiste à : a) évaluer l'état de fonctionnement dudit premier train ; et, lorsque l'état de fonctionnement dudit train correspond à une panne, b) déterminer (130) s'il est possible d'utiliser une première liaison de communication radio principale entre un dispositif de communication principal (40) dudit premier train en panne et une infrastructure au sol (1 ) à laquelle est connecté ledit centre de contrôle ; et, à défaut, - c) établir (160, 190, 200, 200', 210, 210', 230, 230') une liaison de communication radio de secours entre un premier dispositif de communication de secours autonome (50) équipant ledit premier train et un second dispositif de communication de secours autonome (50') équipant un second train en circulation qui traverse une zone de couverture (70) desdits premiers moyens de communication de secours ; d) une fois ladite liaison de secours établie, transférer (240, 240'), depuis le premier train vers le second train, les données d'alerte relatives au premier train ; e) mémoriser (250') lesdites données d'alerte relatives au premier train dans des moyens de mémorisation dudit second train ; - f) transférer (270') les données d'alerte relatives au premier train, en utilisant une seconde liaison de communication principale entre un dispositif de communication principal (40) dudit second train et le centre de contrôle ; et, g) au niveau du centre de contrôle, élaborer (280") une stratégie d'intervention en fonction des données d'alerte relatives au premier train qui ont été reçues.
2.- Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, pour établir la liaison de communication de secours, ledit premier dispositif de communication de secours autonome (50) du train en panne (A) émet (160) une balise de signalisation préliminaire informant l'environnement du premier train que celui-ci est en panne.
3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le second dispositif de communication de secours autonome (50') du second train (B) étant, par défaut, en mode « veille », il écoute en permanence l'environnement radioélectrique du second train, et, lors de la réception (180') d'une balise de signalisation préliminaire, le second dispositif de communication bascule dans un mode « actif » et répond (190') audit premier dispositif de communication de secours du premier train en panne pour l'établissement de la liaison de secours.
4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, après la réponse du second dispositif de communication de secours autonome (50'), les premier et second dispositifs de communication de secours négocient (200, 200'), parmi les ressources radioélectriques disponibles, la ressource à utiliser pour établir la liaison de communication de secours.
5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que, à l'issue de l'étape de négociation (200, 200') d'une ressource à utiliser, les premier et second dispositifs de communication de secours autonomes (50, 50') reconfigurent (210, 210') leurs moyens respectifs de réception/émission radio (56, 56') pour l'établissement d'une liaison au moyen de la ressource négociée.
6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit second train (B) adapte (220') sa vitesse pour maintenir la liaison de communication de secours pendant un temps suffisant pour transférer l'ensemble des données d'alarme dudit premier train (A) vers ledit second train (B) relais.
7.- Système (15, 15') embarqué à bord d'un train (A, B) pour la mise en œuvre du procédé de transfert de données d'alerte entre un train en panne et un centre de contrôle (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte : un moyen de maintenance (18 ; 18') apte à évaluer un état de fonctionnement dudit train ; - un dispositif de communication principal (40 ; 40') dédié à l'établissement d'une première liaison de communication radio principale entre ledit train et une infrastructure au sol (1 ) à laquelle est connecté ledit centre de contrôle, le dispositif de communication radio principal comportant des moyens permettant de déterminer s'il est possible, à l'instant considéré, d'établir une telle première liaison principale, un dispositif de communication de secours autonome dédié à l'établissement d'une liaison de communication radio de secours entre ledit dispositif de communication de secours autonome (50, 50') embarqué à bord dudit train (A, B) et un autre dispositif de communication de secours autonome (50', 50) embarqué à bord d'un autre train (B , A) en circulation qui traverse une zone de couverture (70) dudit dispositif de communication de secours autonome (50, 50').
8.- Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de communication de secours autonome (50 ; 50') comporte : des moyens de calcul (51 ; 51 ') et de mémorisation (52 ; 52') ; des moyens d'interface (54 ; 54') permettant une connexion entre lesdits moyens de calcul et de mémorisation et ledit moyen de maintenance (18 ; 18') ; des moyens d'émission et de réception radio (56 ; 56') reliés auxdits moyens de calcul et de mémorisation ; et, une source de puissance électrique (58 ; 58') pour alimenter en puissance électrique ledit dispositif de communication de secours autonome.
9.- Système selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de communication de secours autonome (50 ; 50') comporte des moyens de génération d'une signalisation préliminaire, ladite signalisation étant transmise à des moyens d'émission et de réception radio (56 ; 56') pour que ceux-ci l'émettent périodiquement en tant que balise de signalisation préliminaire.
10.- Système selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le dispositif de communication de secours autonome (50 ; 50') comporte des moyens de négociation (62 ; 62') aptes à sélectionner une ressource parmi une liste de ressources radioélectriques pour l'établissement de la liaison de communication de secours avec ledit autre dispositif de communication de secours autonome (50' ; 50) embarqué à bord d'un autre train (B ; A).
1 1.- Système selon l'une quelconque la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de communication de secours autonome (50 ; 50') comporte des moyens de configuration (64 ; 64') propres à configurer les moyens d'émission et de réception radio (56 ; 56') en fonction de la ressource négociée.
12.- Système selon l'une quelconque des revendications 8 à 11 , caractérisé en ce que lesdits moyens de calcul et de mémorisation dudit dispositif de communication de secours autonome (50 ; 50') sont propres à échanger des messages de données d'alarme et d'acquittement selon un protocole prédéterminé avec ledit autre dispositif de communication de secours autonome
(50' ; 50').
13.- Système selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que lesdits moyens de calcul et de mémorisation sont propres à calculer une durée de maintien de la liaison radio de secours, et en ce que le système (15 ; 15') comporte des moyens de régulation de la vitesse dudit train (A ; B), aptes à réguler la vitesse du train en fonction de ladite durée de maintien calculée.
14.- Architecture de communication comportant : - un premier système (15) selon l'une quelconque des revendications 7 à 13 embarqué à bord d'un premier train (A) ; un second système (15') selon l'une quelconque des revendications 7 à 13 embarqué à bord d'un second train (B), les premier et second systèmes étant aptes à établir, entre eux, au moyen de leurs dispositifs de communication de secours autonomes (50, 50'), une liaison de communication radio de secours ; une infrastructure de communication au sol (1 ) comportant une pluralité de stations de base (7, 8), chaque station de base étant adaptée pour établir une liaison de communication principale avec un dispositif de communication principal des premier et second systèmes lorsque le train à bord duquel est embarqué ledit au moins un système se trouve à l'intérieur d'une cellule (3, 7) couverte par la station de base considérée ; et, un centre de contrôle (2) connecté à ladite infrastructure de communication au sol.
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