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La Société dite : SOCIETE LYONNAISE DE TRANSPORTS
EN COMMUN T. C. L. à Lyon (France) "Procédé et dispositif de reconnaissance et de contrôle de position pour véhicules de transport" C. I. : Demande de brevet français no 82 13 141 déposée le 22 juillet 1982
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PROCEDE ET DISPOSITIF DE RECONNAISSANCE ET DE CONTROLE
DE POSITION POUR VEHICLES DE TRANSPORT
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de reconnaissance et de contrôle de position pour véhicules de transport, circulant en site propre ou non, mais de toute façon appelés à suivre un itinéraire déterminé à l'avance, possédant des caractéristiques particulières telles que courbes, changements de direction, changements de déclivité..., et avec des arrêts en des points déterminés de l'itinéraire.
Ce procédé et ce dispositif permettent notamment à un véhicule de se localiser sur un parcours donné et d'identifier ses arrêts de service dans un système de transport en commun, les arrêts étant appelés"station", "gare" ou "arrêt de bus"selon qu'il s'agisse d'une ligne de métropolitain/ tramway, de chemin de fer ou d'autobus/trolleybus, par exemple pour l'annonce sonore automatique des arrêts aux voyageurs transportés.
Plus particulièrement, le procédé faisant l'objet de l'invention appartient au genre de ceux dans lesquels on effectue une mesure de la distance parcourue par le véhicule entre deux arrêts consécutifs, et on réalise une analyse automatique des mesures de distance effectuées, par comparaison avec les valeurs mises en mémoire des distances théoriques entre stations consécutives de la ligne parcourue par le véhicule.
Un tel procédé, ne nécessitant aucune infrastructure fixe, est fondamentalement basé sur le fait que les distances entre stations consécutives, ou"interstations", sont en règle générale d'inégales longueurs sur une ligne de transport en commun, et que l'ensemble du trajet avec arrêts effectué par un véhicule de transport en commun se définit entièrement par une suite unique et caractéristique de distances qui peut être mise en mémoire sous forme de tableau. Ainsi, les distances mesurées entre deux arrêts consécutifs étant comparées aux valeurs inscrites dans le tableau, le système établit la concordance entre une distance parcourue entre deux arrêts et une interstation donnée, et il en déduit la station où se trouve le véhicule.
Un problème rencontré lors de la mise en oeuvre de ce genre de procédé réside dans le fait qu'au début d'un parcours donné, pour que les stations soient annoncées correctement, le machiniste ou autre préposé doit effectuer une opération manuelle d'initialisation, par exemple en appuyant sur un bouton-poussoir spécial. Si cette manoeuvre n'est pas effectuée à temps, ou est omise, le processus automatique de localisa-
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tion du véhicule ne peut être engagé en tête de ligne. Un problème du même ordre se présente si la position du véhicule est accidentellement "perdue"en cours de trajet, par exemple à la suite d'un détournement du véhicule de son itinéraire normal, ou à la suite d'incidents tels qu'une coupure de l'alimentation électrique du système.
Dans ce cas également, il faut que la position du véhicule soit retrouvée dès que le véhicule revient sur son itinéraire normal, ou dès que cesse l'incident. Les systèmes connus ne comportent aucune possibilité de retrouver automatiquement une position"perdue"au cours d'un trajet ; au mieux, certains systèmes proposent qu'en certains points particuliers de la ligne parcourue, le machiniste peut actionner une commande manuelle spéciale pour"recaler" le système sur une station particulière, lorsque le véhicule est revenu sur son itinéraire normal après l'avoir quitté.
La présente invention résoud ces problèmes, en fournissant un procédé plus perfectionné que ceux actuellement connus, ce procédé permettant notamment d'obtenir, sans intervention humaine donc sans risque d'erreur ou d'omission, une localisation automatique au départ d'un itinéraire, et une nouvelle détermination automatique et la plus rapide possible de la position lorsque celle-ci a été"perdue".
A cet effet, il est proposé selon l'invention qu'en cas de non-concordance entre les valeurs résultant des mesures de distances entre arrêts du véhicule et les valeurs mises en mémoire, ou dans un cas d'indétermination, une nouvelle mesure de distance et une nouvelle comparaison sont effectuées, de façon itérative, jusqu'à ce que la position du véhicule soit reconnue, de manière à reconnaître automatiquement cette position au début d'un parcours, entre les premiers arrêts, ou à retrouver auto-matiquement une position"perdue".
Pour reconnaître initialement sa position, le véhicule devra parcourir au moins une intersation. Il parcourra éventuellement deux ou trois interstations, dans le cas de certaines lignes avec des interstations égales ou avec certaines répétitions dans la série de distances mise en mémoire, et pour lesquelles une seule mesure conduit à un résultat indéterminé. Grâce au fonctionnement itératif, si une position précédemment déterminée a été"perdue", pour une raison quelconque, l'analyse est refaite jusqu'à ce que le véhicule reconnaisse sa position. Ainsi conçu, le système permet ainsi une vérification permanente de la position du véhicule et de son propre fonctionnement.
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En combinant la reconnaissance des stations ou autres arrêts, et la mesure de distance parcourue après un arrêt qui a déjà été reconnu, le système selon l'invention permet, de plus, de connaître à tout moment la position très précise du véhicule sur la ligne.
En mettant notamment à profit cette dernière particularité, le système peut être notamment utilisé, dans un réseau de métropolitain - pour effectuer une annonce automatique des stations aux voyayeurs transportés, en particulier une annonce faite à l'avance, par exemple 60 mètres avant l'arrivée en station, ce qui est facilement réalisable puisque la reconnaissance d'une station quelconque permet aussi, compte tenu des informations conservées en mémoire, de connaître la station suivante ; - pour effectuer un contrôle continu de vitesse, en imposant par exemple des vitesses maximales sur les divers tronçons de la ligne ; - pour contrôler un système de conduite entièrement automatique du véhicule.
La mise en mémoire des interstations et l'analyse des mesures de distance effectuées se font, avantageusement, non seulement en valeurs absolues mais aussi en valeurs relatives, autrement dit en déterminant le rapport des interstations consécutives mesurées, et en comparant ce rapport avec les différents rapports d'interstations consécutives mis en mémoire. En mettant ainsi en oeuvre le procédé de l'invention, on peut déterminer le coefficient correcteur d'usure des roues du véhicule pour s'en affranchir, ou le'coefficient correcteur d'erreur due à la chaîne de mesure de distance, et il devient aussi très facile d'effectuer des comparaisons en admettant une tolérance de 1% par exemple, entre les valeurs résultant des distances mesurées et les valeurs théoriques mises en mémoire.
Ainsi, ce procédé donne la certitude d'une reconnaissance de la position du véhicule sur son itinéraire, quelles que soient les cironstances, ce qui permet notamment d'annoncer sans erreur les arrêts aux voyageurs, en neutralisant cette annonce lorsque le processus itératif de localisation du véhicule est en cours et n'a pas encore permis de reconnaître la position de ce véhicule.
Il est naturellement souhaitable de reconnaître au plus tôt la position du véhicule pour annoncer dès que possible les arrêts, soit au départ d'un parcours, soit à la reprise de l'exploitation normale de
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la ligne après une perturbation, soit dans certains cas d'indétermination se présentant, par exemple, au-delà de la bifurcation d'une ligne en fourche. Le procédé élémentaire défini ci-dessus n'utilise que les arrêts de service comme points caractéristiques détectés et permettant la localisation du véhicule, mais on conçoit facilement que par une multiplication de ces points caractéristiques, donc avec une diminution dè--Ia moyenne des distances entre de tels points, le long de la ligne, une localisation généralement plus rapide du véhicule sera obtenue.
A cet effet, toujours selon la présente invention, il est prévu de détecter en outre les changements de direction sensibles du véhicule et de mesurer les distances entre les points de changement de direction et les arrêts du véhicule encadrant ces points, et/ou les distances entre points de changement de direction consécutifs, cette détection et cette mesure étant exploitées automatiquement par comparaison avec des informations mises en mémoire relatives à des points caractéristiques de la ligne qui comprennent à la fois ses arrêts de service et ses changements de direction sensibles.
Avantageusement, la détection des changements de direction sensibles est effectuée par détection de l'orientation de certaines roues du véhicule par rapport à l'axe longitudinal du véhicule. Par exemple, la mesure de l'orientation d'un bogie par rapport à la caisse, pour un véhicule circulant sur rails, permettra de détecter le passage du véhicule sur une'courbe caractéristique de faible rayon de la voie.
Dans le cas de lignes ayant un profil en long relativement perturbé, les changements de déclivité peuvent être détectés et utilisés comme points caractéristiques supplémentaires, à condition d'être également mis en mémoire.
Sur un parcours simple, le procédé permet ainsi, grâce aux
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changements de direction caractéristiques détectés entre deux arrêts, de trouver plus tôt la position au départ, ou de retrouver plus vite une position"perdue", et par conséquent de pouvoir annoncer des arrêts ne l'auraient pas été.
Dans le cas d'une ligne en fourche, où le passage sur l'une des branches correspond à un changement de direction caractéristique, le premier arrêt du véhicule sur l'une ou l'autre des deux branches pourra être reconnu et directement annoncé sans erreur.
Des manoeuvres de terminus particulières, notamment le
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passage sur un embranchement d'avant-gare représentant un changement de direction sensible par rapport au trajet habituel avec manoeuvre en arrière-gare, pourront aussi être détectées et mises à profit pour obtenir dans tous les cas une annonce appropriée du terminus, et une annonce correcte des premiers arrêts au départ du véhicule dans l'autre sens.
En cas de desserte partielle d'une ligne, le rebroussement sera détecté lors du passage du véhicule sur une bretelle de raccordement qui représente un changement de direction caractéristique ; ainsi les arrêts pourront être annoncés sans erreur là aussi, dès le départ du véhi- cule dans l'autre sens.
La présente invention a aussi pour objet un dispositif de recon- naissance et de contrôle de position pour véhicules de transport, destiné à la mise en oeuvre du procédé ci-dessus défini ; ce dispositif comprend des moyens de mesure dela distance parcourue par le véhicule, ces moy- ens étant reliés à un ensemble électronique incluant des moyens de mise en mémoire d'au moins deux distances mesurées entre des arrêts consécutifs du véhicule, une mémoire dans laquelle sont stockées les distances entre stations consécutives de la ligne parcourue par le véhi- cule, et une unité de calcul et de décision, reliée à un système utilisateur de la reconnaissance de position effectuée.
Les moyens de mesure de la distance parcourue sont par x exemple constitués par une roue phonique montée sur l'un des essieux du véhicule, et fournissant des impulsions dont l'intervalle correspond à une distance élémentaire déterminée. Ces impulsions sont comptabilisées, et la dis- tance mesurée des deux premières interstations est ainsi déterminée et mise en mémoire. L'unité de calcul et de décision établit le rapport de ces distances, et le compare avec les différents rapports en mémoire, pour en déduire la station à laquelle se trouve le véhicule. Quant au système utilisateur de la reconnaissance de position effectuée, il est évidemment fonction de l'application'envisagée : système d'annonce automatique des stations, système de contrôle continu de vitesse, système de conduite automatique.
Dans le cas où des changements de direction du véhicule sont également pris en considération, comme indiqué plus haut, le dispositif comprend en outre des moyens de mesure d'angles, aptes à détecter les changements de direction du véhicule, ces moyens étant reliés à l'unité de calcul et de décision, tandis que dans la mémoire sont aussi
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stockées des informations relatives aux points de changement de direction de la ligne.
De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé illustrant, sous la forme de quelques exemples non limitatifs, la mise en oeuvre de ce procédé de reconnaissance et de contrôle de position pour véhicules de transport, appliqué notamment à l'annonce automatique des stations pour des véhicules circulant en site propre :
Figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif de reconnaissance et de contrôle de position mettant en oeuvre ce procédé ;
Figure 2 est un organigramme simplifié du fonctionnement du dispositif et de son exploitation pour l'annonce des stations ;
Figure 3 est un diagramme représentant un tronçon simple de ligne de transport en commun, constituant un exemple numérique illustrant plus concrètement les possibilités du dispositif de reconnaissance selon l'invention ;
Figures 4,5, 6 et 7 sont des schémas correspondant à diverses configurations particulières de lignes, illustrant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, avec intervention d'une détection des changements de direction.
Le dispositif de reconnaissance et de contrôle de position selon l'invention comprend, de façon obligatoire et comme montré très schématiquement à la partie inférieure de la figure 1, des moyens (2) de mesure de la distance parcourue par le véhicule, ou par un ensemble de véhicules accouplés tel qu'une rame de métropolitain. Ces moyens peuvent être constitués par une roue phonique, montée sur l'un des essieux du véhicule ou de l'ensemble de véhicules, et fournissant des impulsions dont chacune correspond, par exemple, à une distance élémentaire parcourue de 0,05 mètre. Les moyens de mesure (2) sont reliés à une unité de calcul et de décision (3) appartenant à un ensemble électronique (4), lequel comprend encore une mémoire (5) reliée à l'unité de calcul et de décision
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(3).
Dans la mémoire (5) sont stockées des informations caractéristiques de la ligne parcourue par le véhicule considéré. Ainsi, la mémoire (5) contient au moins, enregistrées sous forme de tableau, les valeurs des distances successives entre stations de la ligne parcourue par le véhicule considéré.
D'une manière facultative, l'ensemble électronique (4) peut encore
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recevoir, comme indiqué respectivement en (6,7 et 8) : - une information en provenance d'un équipement fixe, tel que boucle ou balise au sol ; - une information en provenance de l'automatique interne du véhicule ; - une information en provenance de la cabine de conduite du véhicule, et donnée par le conducteur à l'aide d'un clavier-ou d'un boutonpoussoir (BP).
Ces dispositions facultatives permettent d'initialiser le système, ou de lui fournir une information complémentaire telle que le sens de marche du véhicule ou son point de départ, ce qui peut faciliter ou accélérer le processus de reconnaissance de position, décrit ci-après en référence à l'organigramme de la figure 2.
L'unité de calcul et de décision (3) est enfin reliée au système utilisateur (9), tel que système d'annonce automatique des stations.
Après l'initialisation du système, les premières inierstations sont mesurées par les moyens décrits précédemment. Au moins les distances parcourues sur les deux premières interstations sont déterminées et mises en mémoire, et leur rapport est comparé avec les différents rapports en mémoire sous forme de tableau. Si le rapport des distances mesurées correspond à un rapport caractéristique stocké en mémoire, avec une tolérance de 1% par exemple, les interstations déjà parcourues, donc la station à laquelle est parvenue le véhicule, sont reconnues.
Les paramètres de correction d'usure des roues du véhicule, correspondant à une réduction de leur diamètre, sont également déterminés et mis en mémoire à cet instant.
S'il n'y a pas concordance entre le rapport résultant des premières mesures de distance et l'un des rapports en mémoire, ou si l'on se trouve dans un cas d'indétermination, une nouvelle mesure de distance et une nouvelle comparaison sont effectuées, jusqu'à l'identification certaine de la position du véhicule sur la ligne parcourue.
Après un arrêt à une station, et si cette station a été reconnue, les moyens de mesure de la distance parcourue sont remis à zéro, et la distance parcourue est donc mesurée et saisie à partir de la station considérée. Cette distance parcourue est comparée avec une valeur égale à X-60, formule dans laquelle X représente la longueur en mètres de l'interstation qui est en train d'être parcourue. Lorsqu'il y a égalité
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des deux valeurs comparées, donc lorsque le véhicule se trouve 60 mètres avant l'arrivée à la prochaine station, le système d'annonce automatique fait connaître cette station aux voyageurs transportés, sous la forme d'une annonce sonore (voix enregistrée ou reconstituée) et/ou d'une indication lumineuse.
La saisie de la distance parcourue se poursuit, après l'annonce de la prochaine station, jusqu'à l'arrêt du véhicule. Il est à noter que les moyens de mesure de distance (2) constituent par eux-mêmes le détecteur d'arrêt en raison de leur fonctionnement par impulsions (voir plus haut) faisant qu'une absence d'impulsions correspond nécessairement à un arrêt du véhicule.
A chaque arrêt, le système vérifie si le véhicule est bien en station (avec la tolérance admise de 1% par exemple sur la distance). Si ce contrôle fait apparaître une correspondance des distances, la mesure de distance est simplement remise à zéro, et le système continue de fonctionner comme décrit précédemment, en annonçant automatiquement la station suivante, 60 mètres avant l'arrivée à cette station. S'il n'y a pas concordance, notamment en cas d'arrêt entre deux stations ou de"saut"d'une station, tout le programme de reconnaissance est repris à son début.
Ainsi, le système effectue non seulement la reconnaissance de position du véhicule, mais encore il contrôle en permanence cette position en la retrouvant si elle a été"perdue", de sorte que les perturbations sont réduites au minimum pour le système utilisateur, tel que système d'annonce automatique des stations.
La figure 3 représente partiellement une ligne de métropolitain dont les stations désignées par les lettres (A, B, C, etc...) sont séparées par les distances indiquées à titre d'exemple et exprimées en mètres.
Ainsi le tableau des distances mises en mémoire est le suivant :
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<tb>
<tb> 600 <SEP> AB
<tb> 420 <SEP> BC
<tb> 510 <SEP> CD
<tb> 420 <SEP> DE
<tb> 64O <SEP> EF
<tb> .............
<tb>
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On suppose initialement qu'une rame, circulant sur la ligne dans
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le sens indiqué par la flèche, se trouve à l'arrêt à la station (B), et que le système n'a, à ce moment, pas encore reconnu la position de la rame.
La première mesure de distance, effectuée entre les stations (B et C), donne un résultat de 423m, qui entre dans la marge de tolérance de 420m + 1%. Toutefois, malgré la concordance pouvant être alors constatée, la position de la rame reste indéterminée car l'interstation (DE) est elle aussi égale à 420m.
Une deuxième mesure de distance doit donc être effectuée entre les stations (C) et (D). Cette mesure donne un résultat de 514m, qui entre dans la marge de tolérance de 514 + 1%. La succession de valeurs mesurées est alors caractéristique de la position de la rame sur la ligne : à l'arrivée à la station (D), le système reconnaît cette station.
Le système détermine alors le coefficient correcteur d'usure des roues, à partir des rapports sensiblement égaux 423/420 ou 514/510.
Sachant que la prochaine station (E) est distante de 420m de la station (D), le système mesure ensuite la distance parcourue après le départ de la station (D), et il compare cette distance avec la valeur 420-60 = 360m, pour détecter l'instant où la rame se trouve à 60m de la station (E). Le nom de cette station (E), correspondant au prochain arrêt, est alors annoncé dans les compartiments à voyageurs. Au moment de l'arrivée à la station (E), le comptage est remis à zéro. L'interstation suivante (EF) représentant un parcours de 640m, la station (F) sera annoncée lorsque la rame partie de la station (E) aura parcouru 640-60 = 580m, et ainsi de suite...
Si au cours de la première interstation parcourue la rame doit s'arrêter à 220m de la station (B), donc entre les stations (B) et (C), les deux premières distances mesurées seront de 220m et 200m, ce qui ne correspond pas aux distances inscrites en mémoire, ni aux rapports entre ces distances. La reconnaissance de position s'effectuera dans ce cas sur les interstations suivantes (CD) et (DE). Arrivée à la station (E), la rame reconnaîtra sa position et la station (F) pourra être annoncée 60m à l'avance.
Pour la simplicité de l'explication on a jusqu'ici considéré un véhicule parcourant une ligne, dans un sens donné. Dans le cas habituel d'un véhicule de transport en commun décrivant des allers-retours sur la même ligne, le système peut bien entendu fonctionner de façon cycli-
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que, et il n'est donc pas nécessaire dans ce cas de recommencer tout le processus de reconnaissance après chaque départ d'un terminus de la ligne.
Avantageusement, comme montré à la partie inférieure de la figure 1, le dispositif selon l'invention comprend en outre des moyens (10) de mesure d'angles, reliés à l'unité de calcul et de décision (3), ces moyens étant réalisés sous la forme d'un capteur détectant l'orientation des roues du véhicules par rapport à son axe longitudinal, ce qui permet de détecter les changements de direction du véhicule. On peut envisager : soit un capteur angulaire mesurant et transmettant toutes les valeurs d'angle, soit un microcontact actionné par une came de manière à ne prendre en compte que les angles supérieurs à une certaine valeur minimale et correspondant à des changements de direction sensibles, susceptibles de caractériser des points particuliers ou"points singuliers"de la ligne.
Dans la mémoire (5) seront stockées non seulement les distances successives entre stations de la ligne, comme déjà indiqué plus haut, mais aussi les caractéristiques de la ligne faisant intervenir lesdits points singuliers : distances entre les points de changement de direction et les stations qui encadrent ces points, distances entre points de changements de direction situés entre deux stations consécutives, sens des changements de direction en ces points (tournant vers la droite ou vers la gauche), éventuellement valeurs d'angle caractéristiques de ces points, etc.
Ainsi, la localisation du véhicule s'effectue en prenant en considération les passages à tous les points remarquables de la ligne, qu'il s'agisse des arrêts en station ou des changements de direction, et en mesurant les distances entre ces points successivement rencontrés.
Il est à noter que les moyens de mesure de distance (2) constituent par eux-mêmes le détecteur d'arrêt en raison de leur fonctionnement par impulsions (voir plus haut) faisant qu'une absence d'impulsions correspond nécessairement à un arrêt du véhicule.
La figure 4 illustre les possibilités de ce dispositif, dans le cas d'une ligne simple (L), par exemple de métropolitain, avec une succession de stations (SI, S2,...) et avec deux courbes caractéristiques (Cl, C2) situées entre deux stations (S2, S3), la première courbe (Cl) se situant à une distance (dl) de la station (S2), et la seconde courbe (C2) se situant
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à une distance (d2) de la première. Un véhicule circulant sur la ligne (L) dans le sens indiqué par les flèches rencontrera et détectera donc successivement les points remarquables (PI, P2,...) constitués par les stations (SI, 52,...) et aussi par les deux courbes (Cl, C2).
En conséquence, si la position du véhicule n'est pas encore connue, ou a été"perdue", au moment du passage à la station (S2), la détection des passages aux points (P3, P4) et les mesures de distances correspondantes (dl, d2) permettent au véhicule de se retrouver entre les stations (S2, S3), et d'effectuer une annonce correcte de la station (53).
La figure 5 donne le schéma d'une ligne en fourche, avec entre les stations (S3, 54) une bifurcation (BIF) constituant le départ d'une branche déviée (L') s'écartant de la branche non déviée (L). L'endroit de la bifurcation (BIF), où le passage vers la branche déviée (L') se caractérise par un angle (ex), constitue un point remarquable supplémentaire (P4) situé à une distance déterminée (d) de la station (53).
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Ainsi, lorsqu'un véhicule se déplaçant dans le sens des flèches quitte la station (53), la détection d'un changement de direction après que le véhicule ait parcouru la distance (d) permet de déterminer que le véhicule s'engage sur la branche déviée (L'). La première station (54') rencontrée sur cette branche (L') sera donc reconnue et. pourra être annoncée.
A l'inverse, si le véhicule reste sur la branche non déviée (L), donc en l'absence de détection de changement de direction, la mesure de la distance caractéristique entre les stations (53, 54) permettra de reconnaître et d'annoncer la station (54). Le système d'annonce automatique des stations fonctionne donc dans tous les cas correctement, sans omission de stations qui ne seraient pas reconnues, et sans nécessité d'aucune sélection manuelle préalable selon la destination du véhicule.
La figure 6 montre la station terminus (T) et la première station ordinaire (5) d'une ligne dont on a indiqué séparément les deux voies (VI, V2). Ces deux voies sont reliées par une première bretelle de raccordement (RI) située en"arrière-gare"et normalement utilisée pour le rebroussement, après arrêt du véhicule devant un trottoir de manoeuvre (tm). Une autre bretelle de raccordement (R2) située en"avantgare"permet le passage éventuel de la voie (VI) à la voie (V2) sans que le véhicule aille jusqu'au trottoir de manoeuvre (tm), auquel cas le véhicule repart directement du quai où il est arrivé, à la station terminus
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(T).
Lorsqu'un véhicule part de sa station (S) et se dirige vers la station (T), et en supposant que le véhicule doive effectuer la manoeuvre d'avant-gare, un changement de direction sera détecté au point (P) où se situe l'aiguillage constituant le départ de la bretelle de raccordement (R2), le point (P) étant situé sur la voie (VI) à une distance téter- minée de la station (S). Ainsi la manoeuvre d'avant-gare est détectée et le système d'annonce automatique des stations pourra : d'une part, annoncer la station terminus (T) en attirant l'attention des voyageurs sur le côté de sortie inhabituel ; d'autre-part, dès que le véhicule sera reparti en sens inverse sur la voie (V2), annoncer correctement la première station rencontrée (S), sans nécessité d'aucune opération manuelle de réinitialisation du système.
Enfin, la figure 7 illustre le cas d'un véhicule effectuant une desserte partielle, ce véhicule repartant de la station (53) vers la station (54), en effectuant un rebroussement entre les stations (52, 53). Le véhicule s'arrête sur la voie (VI) devant un trottoir de manoeuvre (tm), et repart en sens inverse sur une bretelle de raccordement (R) qui aboutit sur la voie (V2). Dans ce cas, l'arrêt au trottoir de manoeuvre (tm), et le changement de direction détecté lorsque le véhicule s'engage sur la bretelle de raccordement (R), sont caractéristiques du fait que le véhicule ne poursuit pas son trajet normal en direction des stations
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(52, 51), mais revient à la station (53) pour repartir vers la station (54).
La position du véhicule sera donc reconnue dès qu'il repartira sur la voie (V2), et la station (54) ainsi que les suivantes seront par conséquent annoncées correctement bien que le véhicule réalise une desserte partielle en ne partant pas de la tête de ligne.
Le procédé selon la présente invention est applicable plus particulièrement, quoique non exclusivement, aux véhicules de transports en commun circulant en site propre et à arrêts fréquents : métropolitains, tramways, trains omnibus, qui circulent sur des voies où les points caractéristiques tels que courbes de faible rayon et aiguillages sont bien définis, le passage en ces points pouvant être facilement détecté par exemple au moyen d'un capteur mesurant l'angle forme entre un bogie et la caisse du véhicule. Des points singuliers supplémentaires, tels que les changements de déclivité suffisamment prononcés, peuvent également être détectés et exploités, moyennant la mise en oeuvre de capteurs appropriés.
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Il va de soi, et il résulte de ce qui précède, que la présente invention n'est pas limitée aux seuls exemples de mise en oeuvre de ce procédé de reconnaissance et de contrôle de position qui ont été décrits ci-dessus ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes fondées sur le même principe. En particulier, l'invention reste applicable à tous véhicules, y compris les véhicules du genre autobus/trolleybus et quelle que soit l'exploitation faite de la reconnaissance de position, toutes utilisations étant possibles, même combinées entre elles (par exemple : utilisation simultanée pour l'annonce des stations et le contrôle de vitesse).
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The so-called company: SOCIETE LYONNAISE DE TRANSPORTS
IN COMMON T. C. L. in Lyon (France) "Method and device for position recognition and control for transport vehicles" C. I.: French patent application no 82 13 141 filed on July 22, 1982
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RECOGNITION AND CONTROL METHOD AND DEVICE
OF POSITION FOR TRANSPORT VEHICLES
The present invention relates to a method and a device for position recognition and control for transport vehicles, running on their own site or not, but in any case called to follow a route determined in advance, having particular characteristics such as curves. , changes of direction, changes of slope ..., and with stops at determined points on the route.
This method and this device in particular allow a vehicle to locate itself on a given route and to identify its service stops in a public transport system, the stops being called "station", "station" or "bus stop" depending on whether it is a metropolitan / tramway, railway or bus / trolleybus line, for example for the automatic sound announcement of stops for passengers transported.
More particularly, the method which is the subject of the invention belongs to the kind of those in which a measurement is made of the distance traveled by the vehicle between two consecutive stops, and an automatic analysis of the distance measurements carried out is carried out, by comparison with the values stored in memory of the theoretical distances between consecutive stations of the line traveled by the vehicle.
Such a method, requiring no fixed infrastructure, is basically based on the fact that the distances between consecutive stations, or "interstations", are generally of unequal length on a public transport line, and that the whole of the trip with stops made by a public transport vehicle is entirely defined by a unique and characteristic series of distances which can be stored in the form of a table. Thus, the distances measured between two consecutive stops being compared with the values entered in the table, the system establishes the concordance between a distance traveled between two stops and a given interstation, and it deduces therefrom the station where the vehicle is located.
A problem encountered during the implementation of this kind of process lies in the fact that at the start of a given route, for the stations to be announced correctly, the machinist or other attendant must perform a manual initialization operation, for example by pressing a special push button. If this maneuver is not carried out in time, or is omitted, the automatic localization process
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tion of the vehicle cannot be entered at the head of the line. A similar problem arises if the position of the vehicle is accidentally "lost" during the journey, for example following a diversion of the vehicle from its normal route, or following incidents such as a cut of the system power supply.
In this case also, the vehicle position must be found as soon as the vehicle returns to its normal route, or as soon as the incident stops. Known systems do not include any possibility of automatically finding a "lost" position during a journey; at best, certain systems propose that at certain particular points on the line traveled, the machinist can actuate a special manual command to "readjust" the system at a particular station, when the vehicle has returned to its normal route after having left it .
The present invention solves these problems, by providing a more sophisticated method than those currently known, this method making it possible in particular to obtain, without human intervention therefore without risk of error or omission, an automatic location at the start of a route, and a new automatic determination of the position as quickly as possible when it has been "lost".
To this end, it is proposed according to the invention that in the event of a mismatch between the values resulting from the measurements of distances between stops of the vehicle and the values stored in memory, or in the case of indeterminacy, a new measurement of distance and a new comparison are made, iteratively, until the position of the vehicle is recognized, so as to automatically recognize this position at the start of a journey, between the first stops, or to automatically find a "lost" position.
To initially recognize its position, the vehicle must travel at least one intersection. It will eventually traverse two or three interstations, in the case of certain lines with equal interstations or with certain repetitions in the series of distances stored, and for which a single measurement leads to an indeterminate result. Thanks to iterative operation, if a previously determined position has been "lost", for whatever reason, the analysis is repeated until the vehicle recognizes its position. Thus designed, the system thus allows a permanent verification of the position of the vehicle and of its own operation.
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By combining the recognition of stations or other stops, and the measurement of distance traveled after a stop which has already been recognized, the system according to the invention also makes it possible to know at any time the very precise position of the vehicle on the line. .
By taking advantage of this last particular feature, the system can be used in particular, in a metropolitan network - to make an automatic announcement of the stations to the travelers who are transported, in particular an announcement made in advance, for example 60 meters before the arrival at the station, which is easily achievable since the recognition of any station also allows, taking into account the information stored in memory, to know the next station; - to perform continuous speed control, for example by imposing maximum speeds on the various sections of the line; - to control a fully automatic vehicle driving system.
The storage of interstations and the analysis of the distance measurements made are advantageously not only in absolute values but also in relative values, in other words by determining the ratio of the consecutive interstations measured, and by comparing this ratio with the different consecutive interstation reports stored. By thus implementing the method of the invention, it is possible to determine the coefficient correcting the wear of the wheels of the vehicle to overcome them, or the error correcting coefficient due to the distance measuring chain, and it It also becomes very easy to make comparisons by admitting a tolerance of 1% for example, between the values resulting from the measured distances and the theoretical values stored in memory.
Thus, this process gives the certainty of recognition of the position of the vehicle on its route, whatever the circumstances, which makes it possible in particular to announce the stops to travelers without error, by neutralizing this announcement when the iterative localization process of the vehicle is in progress and has not yet made it possible to recognize the position of this vehicle.
It is naturally desirable to recognize the position of the vehicle as soon as possible to announce stops as soon as possible, either at the start of a route or at the resumption of normal operation of
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the line after a disturbance, that is to say in certain cases of indeterminacy occurring, for example, beyond the bifurcation of a forked line. The elementary process defined above uses only the service stops as characteristic points detected and allowing the location of the vehicle, but it is easily understood that by a multiplication of these characteristic points, therefore with a reduction of the average distances. between such points, along the line, a generally faster location of the vehicle will be obtained.
To this end, still according to the present invention, it is intended to further detect sensitive changes of direction of the vehicle and to measure the distances between the change of direction points and the stops of the vehicle framing these points, and / or the distances between points of consecutive change of direction, this detection and this measurement being exploited automatically by comparison with information stored in memory relating to characteristic points of the line which include both its service stops and its significant changes in direction.
Advantageously, the detection of significant changes in direction is carried out by detection of the orientation of certain wheels of the vehicle with respect to the longitudinal axis of the vehicle. For example, measuring the orientation of a bogie relative to the body, for a vehicle traveling on rails, will make it possible to detect the passage of the vehicle over a characteristic curve with a small radius of the track.
In the case of lines with a relatively disturbed longitudinal profile, the changes in slope can be detected and used as additional characteristic points, provided that they are also stored.
On a simple route, the process thus allows, thanks to the
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characteristic changes of direction detected between two stops, to find the starting position sooner, or to find a "lost" position faster, and consequently to be able to announce stops would not have been.
In the case of a fork line, where the passage on one of the branches corresponds to a characteristic change of direction, the first stop of the vehicle on one or the other of the two branches may be recognized and directly announced without fault.
Specific terminal maneuvers, including the
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passage on a branch line representing a significant change of direction compared to the usual route with maneuvering behind the station, can also be detected and used to obtain in all cases an appropriate announcement of the terminal, and an announcement correct first stops from the vehicle in the other direction.
In the event of partial service of a line, the cusp will be detected when the vehicle passes over a connecting strap which represents a characteristic change of direction; thus the stops can be announced without error there too, from the start of the vehicle in the other direction.
The present invention also relates to a device for recognizing and controlling the position of transport vehicles, intended for implementing the method defined above; this device comprises means for measuring the distance traveled by the vehicle, these means being connected to an electronic assembly including means for storing at least two distances measured between consecutive stops of the vehicle, a memory in which are stored the distances between consecutive stations of the line traveled by the vehicle, and a calculation and decision unit, connected to a user system of the position recognition performed.
The means for measuring the distance traveled are for example constituted by a tone wheel mounted on one of the axles of the vehicle, and supplying pulses whose interval corresponds to a determined elementary distance. These pulses are counted, and the measured distance from the first two interstations is thus determined and stored. The calculation and decision unit establishes the ratio of these distances, and compares it with the various ratios in memory, to deduce therefrom the station at which the vehicle is located. As for the user system of the position recognition carried out, it is obviously a function of the envisaged application: automatic station announcement system, continuous speed control system, automatic driving system.
In the case where changes in the direction of the vehicle are also taken into account, as indicated above, the device also comprises means for measuring angles, capable of detecting changes in the direction of the vehicle, these means being connected to the unit of calculation and decision, while in memory are also
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stored information relating to the line direction change points.
In any case, the invention will be better understood with the aid of the description which follows, with reference to the appended schematic drawing illustrating, in the form of a few nonlimiting examples, the implementation of this method of recognition and control of position for transport vehicles, applied in particular to the automatic announcement of stations for vehicles operating on their own site:
Figure 1 is a block diagram of a position recognition and control device implementing this method;
Figure 2 is a simplified flowchart of the operation of the device and its operation for announcing stations;
Figure 3 is a diagram showing a simple section of public transport line, constituting a digital example illustrating more concretely the possibilities of the recognition device according to the invention;
Figures 4,5, 6 and 7 are diagrams corresponding to various particular configurations of lines, illustrating the implementation of the method according to the invention, with the intervention of a detection of changes in direction.
The position recognition and control device according to the invention comprises, in a compulsory manner and as shown very diagrammatically in the lower part of FIG. 1, means (2) for measuring the distance traveled by the vehicle, or by a set of coupled vehicles such as a metro train. These means can be constituted by a tone wheel, mounted on one of the axles of the vehicle or of the set of vehicles, and providing pulses each of which corresponds, for example, to an elementary distance traveled of 0.05 meters. The measurement means (2) are connected to a calculation and decision unit (3) belonging to an electronic assembly (4), which also includes a memory (5) connected to the calculation and decision unit
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(3).
In the memory (5) are stored information characteristic of the line traveled by the vehicle in question. Thus, the memory (5) contains at least, recorded in the form of a table, the values of the successive distances between stations of the line traveled by the vehicle in question.
Optionally, the electronic assembly (4) can still
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receive, as indicated respectively in (6,7 and 8): - information coming from a fixed equipment, such as loop or beacon on the ground; - information from the vehicle's internal automatic system; - information from the driver's cab, and given by the driver using a keyboard or a push button (BP).
These optional provisions make it possible to initialize the system, or to provide it with additional information such as the direction of travel of the vehicle or its starting point, which can facilitate or accelerate the process of position recognition, described below with reference. to the flowchart in Figure 2.
The calculation and decision unit (3) is finally connected to the user system (9), such as the automatic station announcement system.
After initialization of the system, the first inierstations are measured by the means described above. At least the distances traveled on the first two interstations are determined and stored, and their relationship is compared with the various reports in memory in tabular form. If the ratio of the measured distances corresponds to a characteristic ratio stored in memory, with a tolerance of 1% for example, the interstations already traveled, therefore the station where the vehicle arrived, are recognized.
The vehicle wheel wear correction parameters, corresponding to a reduction in their diameter, are also determined and stored at this time.
If there is no agreement between the report resulting from the first distance measurements and one of the reports in memory, or if there is an indeterminate case, a new distance measurement and a new comparison are carried out until the vehicle's position on the line traveled is clearly identified.
After stopping at a station, and if this station has been recognized, the means for measuring the distance traveled are reset to zero, and the distance traveled is therefore measured and entered from the station considered. This distance traveled is compared with a value equal to X-60, a formula in which X represents the length in meters of the interstation that is being traveled. When there is a tie
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of the two values compared, so when the vehicle is 60 meters before arrival at the next station, the automatic announcement system makes this station known to the passengers transported, in the form of an audible announcement (recorded or reconstituted voice) and / or a light indication.
The recording of the distance traveled continues, after the announcement of the next station, until the vehicle stops. It should be noted that the distance measuring means (2) constitute by themselves the stop detector because of their operation in pulses (see above), making that an absence of pulses necessarily corresponds to a stop of the vehicle.
At each stop, the system checks whether the vehicle is in the station (with the allowed tolerance of 1%, for example over the distance). If this check reveals a correspondence of distances, the distance measurement is simply reset to zero, and the system continues to operate as described above, automatically announcing the next station, 60 meters before arriving at this station. If there is no agreement, in particular in the event of a stop between two stations or of a "jump" to a station, the whole recognition program is resumed at its beginning.
Thus, the system not only performs position recognition of the vehicle, but also continuously monitors this position by finding it again if it has been "lost", so that disturbances are minimized for the user system, such as the system automatic station announcement.
FIG. 3 partially represents a metropolitan line whose stations designated by the letters (A, B, C, etc.) are separated by the distances indicated by way of example and expressed in meters.
The table of distances stored in memory is as follows:
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<tb>
<tb> 600 <SEP> AB
<tb> 420 <SEP> BC
<tb> 510 <SEP> CD
<tb> 420 <SEP> DE
<tb> 64O <SEP> EF
<tb> .............
<tb>
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It is initially assumed that a train traveling on the line in
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the direction indicated by the arrow is at a standstill at station (B), and the system has not yet recognized the position of the train.
The first distance measurement, carried out between the stations (B and C), gives a result of 423m, which falls within the tolerance margin of 420m + 1%. However, despite the concordance that can then be observed, the position of the train remains undetermined because the interstation (DE) is also equal to 420m.
A second distance measurement must therefore be made between stations (C) and (D). This measurement gives a result of 514m, which falls within the tolerance margin of 514 + 1%. The succession of measured values is then characteristic of the position of the train on the line: on arrival at station (D), the system recognizes this station.
The system then determines the wheel wear correction coefficient, from substantially equal ratios 423/420 or 514/510.
Knowing that the next station (E) is 420m from station (D), the system then measures the distance traveled after the departure from station (D), and it compares this distance with the value 420-60 = 360m, to detect the instant when the train is 60m from the station (E). The name of this station (E), corresponding to the next stop, is then announced in the passenger compartments. Upon arrival at station (E), the count is reset to zero. The following interstation (EF) representing a route of 640m, the station (F) will be announced when the train leaving from the station (E) has traveled 640-60 = 580m, and so on ...
If during the first interstation traveled the train must stop 220m from station (B), therefore between stations (B) and (C), the first two distances measured will be 220m and 200m, which does not correspond not to the distances written into memory, nor to the relationships between these distances. The position recognition will be carried out in this case on the following interstations (CD) and (DE). Arriving at station (E), the train will recognize its position and station (F) may be announced 60m in advance.
For the sake of simplicity of explanation, we have hitherto considered a vehicle traversing a line, in a given direction. In the usual case of a public transport vehicle describing round trips on the same line, the system can of course operate cyclically.
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that, and it is therefore not necessary in this case to start the whole recognition process again after each departure from one terminus of the line.
Advantageously, as shown in the lower part of FIG. 1, the device according to the invention further comprises means (10) for measuring angles, connected to the calculation and decision unit (3), these means being produced in the form of a sensor detecting the orientation of the vehicle wheels with respect to its longitudinal axis, which makes it possible to detect changes in the direction of the vehicle. We can consider: either an angular sensor measuring and transmitting all the angle values, or a microswitch actuated by a cam so as to only take into account angles greater than a certain minimum value and corresponding to significant changes in direction, likely to characterize particular points or "singular points" of the line.
In the memory (5) will be stored not only the successive distances between stations of the line, as already indicated above, but also the characteristics of the line involving said singular points: distances between the change of direction points and the stations which frame these points, distances between change of direction points located between two consecutive stations, direction of change of direction at these points (turning to the right or to the left), possibly angle values characteristic of these points, etc.
Thus, the location of the vehicle is carried out by taking into consideration the passages at all the remarkable points of the line, whether they are station stops or changes of direction, and by measuring the distances between these successively encountered points. .
It should be noted that the distance measuring means (2) constitute by themselves the stop detector because of their operation in pulses (see above), making that an absence of pulses necessarily corresponds to a stop of the vehicle.
Figure 4 illustrates the possibilities of this device, in the case of a single line (L), for example metropolitan, with a succession of stations (SI, S2, ...) and with two characteristic curves (Cl, C2 ) located between two stations (S2, S3), the first curve (Cl) being located at a distance (dl) from the station (S2), and the second curve (C2) being
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at a distance (d2) from the first. A vehicle traveling on the line (L) in the direction indicated by the arrows will meet and therefore successively detect the remarkable points (PI, P2, ...) formed by the stations (SI, 52, ...) and also by the two curves (Cl, C2).
Consequently, if the position of the vehicle is not yet known, or has been "lost", at the time of passing through the station (S2), the detection of passages at points (P3, P4) and the corresponding distance measurements (dl, d2) allow the vehicle to meet between the stations (S2, S3), and to make a correct announcement of the station (53).
Figure 5 gives the diagram of a fork line, with between the stations (S3, 54) a bifurcation (BIF) constituting the departure of a deviated branch (L ') deviating from the non-deviated branch (L) . The place of the bifurcation (BIF), where the passage towards the deviated branch (L ') is characterized by an angle (ex), constitutes an additional remarkable point (P4) located at a determined distance (d) from the station ( 53).
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Thus, when a vehicle moving in the direction of the arrows leaves the station (53), the detection of a change of direction after the vehicle has traveled the distance (d) makes it possible to determine that the vehicle engages on the deviated branch (L '). The first station (54 ') encountered on this branch (L') will therefore be recognized and. may be announced.
Conversely, if the vehicle remains on the non-deviated branch (L), therefore in the absence of change of direction detection, the measurement of the characteristic distance between the stations (53, 54) will make it possible to recognize and announce the station (54). The automatic station announcement system therefore works in all cases correctly, without omitting stations which would not be recognized, and without the need for any prior manual selection depending on the destination of the vehicle.
Figure 6 shows the terminus station (T) and the first ordinary station (5) of a line whose two channels have been indicated separately (VI, V2). These two tracks are connected by a first connection ramp (RI) located in the "rear station" and normally used for turning back, after the vehicle stops in front of a maneuvering sidewalk (tm). Another connecting strap (R2) located in "avantgare" allows the possible passage from the track (VI) to the track (V2) without the vehicle going to the maneuvering pavement (tm), in which case the vehicle leaves directly from the platform where it arrived, at the terminus station
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(T).
When a vehicle leaves its station (S) and goes towards the station (T), and supposing that the vehicle must carry out the maneuvering of the station, a change of direction will be detected at the point (P) where locates the switch constituting the start of the connecting strap (R2), the point (P) being located on the track (VI) at a short distance from the station (S). Thus the advance station maneuver is detected and the automatic station announcement system can: on the one hand, announce the terminus station (T) by drawing the attention of travelers to the unusual exit side; on the other hand, as soon as the vehicle has left in the opposite direction on the track (V2), correctly announce the first station encountered (S), without the need for any manual operation to reset the system.
Finally, FIG. 7 illustrates the case of a vehicle performing a partial service, this vehicle departing from the station (53) towards the station (54), by performing a cusp between the stations (52, 53). The vehicle stops on the track (VI) in front of a maneuvering sidewalk (tm), and departs in the opposite direction on a connecting strap (R) which ends up on the track (V2). In this case, stopping at the maneuvering pavement (tm), and the change of direction detected when the vehicle engages on the connecting strap (R), are characteristic of the fact that the vehicle does not continue its normal journey in station management
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(52, 51), but returns to the station (53) to leave for the station (54).
The position of the vehicle will therefore be recognized as soon as it sets out again on the track (V2), and the station (54) and the following ones will therefore be announced correctly although the vehicle achieves a partial service by not starting from the head of line.
The method according to the present invention is applicable more particularly, although not exclusively, to public transport vehicles running on their own site and at frequent stops: metropolitan areas, trams, omnibus trains, which run on tracks where the characteristic points such as curves of small radius and turnouts are well defined, the passage at these points can be easily detected for example by means of a sensor measuring the angle formed between a bogie and the vehicle body. Additional singular points, such as sufficiently pronounced changes in gradient, can also be detected and exploited, by means of appropriate sensors.
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It goes without saying, and it follows from the above, that the present invention is not limited to the only examples of implementation of this method of position recognition and control which have been described above; on the contrary, it embraces all variants based on the same principle. In particular, the invention remains applicable to all vehicles, including vehicles of the bus / trolleybus type and whatever the use made of position recognition, any use being possible, even when combined (for example: simultaneous use for announcing stations and speed control).