EP0188925A1 - Procédé et dispositif de transmission de données entre véhicules en déplacement sur une voie - Google Patents

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EP0188925A1
EP0188925A1 EP85402022A EP85402022A EP0188925A1 EP 0188925 A1 EP0188925 A1 EP 0188925A1 EP 85402022 A EP85402022 A EP 85402022A EP 85402022 A EP85402022 A EP 85402022A EP 0188925 A1 EP0188925 A1 EP 0188925A1
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EP
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vehicles
vehicle
coupler
transmission
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EP85402022A
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Samuel Mimoun
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Matra Transport
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Matra Transport
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    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08GTRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16Anti-collision systems
    • G08G1/161Decentralised systems, e.g. inter-vehicle communication
    • G08G1/163Decentralised systems, e.g. inter-vehicle communication involving continuous checking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L23/00Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains
    • B61L23/34Control, warning or like safety means along the route or between vehicles or trains for indicating the distance between vehicles or trains by the transmission of signals therebetween

Definitions

  • the invention relates to the transmission of data, without material support, between vehicles subject to travel on the same lane, in particular for the detection of the relative position of two successive vehicles and the transmission of the information necessary for the automatic control of one of the vehicles.
  • the invention finds a particularly important, although not exclusive, application in public transport installations using vehicles of relatively low capacity (ten or twenty places for example), which can be coupled by means electrohetically controlled, so that the vehicles can be separated when passing over a divergent switch, then grouped according to a different arrangement.
  • the invention aims to provide a method and a device for transmission by microwave, responding better than those previously used to the requirements of practice, in particular in that the risk of link failure is considerably reduced.
  • the invention proposes in particular a method of transmitting data without material support between vehicles subject to travel on a track in a railway environment, in particular for the detection of the relative position of two successive vehicles in movement, characterized in what the messages to be transmitted are transmitted, from each vehicle in circulation, in the form of repeated, brief emissions, and at random times, by modulation of a directional microwave beam whose angular development is sufficient in the direction horizontal to maintain communication in curves and switches and vertically to maintain communication during changes in track profile.
  • the message is advantageously repeated m successive times during a refresh period T, each time at a random instant within a particular segment, of duration T / m, m usually being between 5 and 40.
  • T refresh period
  • m usually being between 5 and 40.
  • Each message being very brief, typically of a duration of an order of magnitude less than T / m, the probability of loss of a message as a result of collisions between messages is very reduced.
  • the nominal power is used only under conditions where high transmission security is required and under those where the attenuation is high.
  • the invention also proposes a data transmission device making it possible to implement the method defined above.
  • the device comprises, on each vehicle, a transmission assembly and a reception assembly connected by respective interfaces to data processing means, generally constituted by one or more microprocessors.
  • the transmission assembly comprises a coupler for coding and formatting the data received from the data processing means and means for transmitting the data several times in succession during the same refresh period, at random times.
  • the reception assembly for its part comprises a reception coupler responsible for validating the message received before transmitting it to the data processing means.
  • the data processing means may comprise two microprocessors, one of which is assigned to functional data, the other to security data.
  • the latter will advantageously be transmitted with coding for increased redundancy and error detection.
  • the reception assembly preferably comprises several antennas arranged at different locations at the front of the vehicle. Two antennas are typically used, the distance of which is at least equal to ten times the wavelength of emission in air. Each antenna, generally consisting of a horn, is associated with an amplification chain with frequency transposition.
  • the installation may in particular comprise elementary transport units which can be grouped together in trains and which are fitted for this purpose with an electronically controlled coupling.
  • the elementary unit may consist of an isolated vehicle, such as that shown in Figures 1A and 1B, or a doublet consisting of two vehicles connected by a mechanical coupling. Each vehicle has for example a capacity of ten places.
  • the device which will now be described is intended in particular to allow the detection of a vehicle which will subsequently be described as a "target vehicle”, by a vehicle which follows it, which will be called “the following vehicle”, at a sufficiently large distance to ensure Security.
  • the device comprises, on each vehicle 14 (FIGS. 1A and 1B), a rear emission assembly and a reception assembly for the emissions originating from the target vehicle.
  • the transmission takes place at microwave frequency, at a frequency greater than 300 MHz and which will generally be of the order of magnitude of the GHz.
  • the link will advantageously be of the asynchronous type with a high-level protocol, such as the HDLC protocol. Zeros are automatically inserted to avoid the presence of an excessive number of consecutive "one".
  • the coding is advantageously binary, of NRZ type.
  • NRZ codings one can in particular use the NRZI coding, according to which the emission changes state when the bit to be transmitted is at zero while one does not change state when the bit to transmit is at one.
  • the HDLC protocol and NRZI encoding in combination allow easy recovery of the clock.
  • the information transmitted may include a number identifying the section of track on which the vehicle is located, a vehicle identification number, an indication of the vehicle position, an indication of the vehicle speed, the number of vehicles contained in the train . All of this information, known as security, is transmitted after coding ensuring the required level of security. Additional information, which does not require the same level of security, can also be sent.
  • Each vehicle 14 will consequently comprise a transmission assembly and a reception assembly (FIG. 3) each connected to a "functional" microprocessor 16 which processes the information received to determine the control law to be applied during '' a grouping or an appointment and provides the sender with the information to be transmitted other than that relating to security.
  • the transmitter and receiver assemblies are also connected to a "safe" microprocessor 18 which processes the information received to monitor the grouping or the meeting as well as the rowing and which supplies the transmitter with the information to be transmitted which relates to security and are coded to provide the required redundancy.
  • the transmitter assembly can be viewed as comprising an antenna 20, which will generally be a horn, a microwave source 22 and a transmission coupler 24 connected to a bus 26 for connection with the microprocessors by an interface not shown.
  • the lobe provided by the horn 20 has a width which constitutes a compromise between two contradictory requirements. This lobe must be wide enough for visibility to be ensured in all the relative positions that the target vehicle and the following vehicle can take, despite the movements of the vehicle (yaw and pitch) and of the lane structure, which has turns and slope breaks. However, the lobe must be thin enough for a vehicle traveling on a track other than the vehicles between which communication is to be established, in the same direction or in the opposite direction, not to disturb the microwave beam over the entire useful range; in addition, the beam must be thin enough so that the echoes on the walls are tolerable. This last condition will generally lead to placing the horn 20 along the vertical axis of symmetry, at a height of the order of 1.25 m for the usual sizes.
  • the angular width of the lobe in the vertical direction will naturally depend on the profile accepted for the track and the maximum pitch amplitude. In practice, an angular width of 20 * will generally be satisfactory.
  • the criteria to be taken into account to determine the minimum value will be the maximum yaw amplitude of the vehicle, the minimum radius of curvature of the track and the need for visibility when switching. The choice will be made according to each particular installation.
  • the receiver assembly advantageously comprises two channels, each having an antenna 28 and a receiver 30.
  • the presence of two antennas makes it possible to achieve a variety of reception positions.
  • the antennas 28 can in particular be located on either side of the vertical plane of symmetry of the vehicle 14 and at different heights ( Figure 1A).
  • the two chains are connected to the same microwave coupler 32 comprising an input member which either selects the most favorable channel, or performs the summation of the two channels.
  • the reduced power configuration will be chosen after a nominal grouping (switching from nominal power to reduced power) or after preparation of the element in the garage (switching from zero power to reduced power).
  • the choice between the power levels will be made taking into account two parameters, desired range and curvature of the track.
  • the transmitter assembly and the receiver assembly may consist of conventional components, but the implementation of which is carried out according to a process which reduces the risk and the consequences of collisions between messages.
  • a high rate typically 1 Mbit per second
  • Encoding may in particular consist in passing the message from the NRZ code to the NRZI code. Formatting can in particular use the HDLC transmission protocol, which implies the automatic insertion of zeros. The association of NRZI encoding and the use of the HDLC protocol results in the presence of a transition each time the binary element (bit) to be transmitted is at zero and after five consecutive "one".
  • the transmission of the same message (occupying a maximum of 190 bits in the case envisaged here) is repeated several times during the same refresh period.
  • This period will depend on the targeted performances, in particular those concerning the speed of regrouping. In a public transit facility with a high rate, it can range from a few milliseconds to a few tens of milliseconds.
  • the refresh period T is divided into m segments of the same duration T / m.
  • Each of the messages to be transmitted, indicated in 34, must have a short duration in relation to each T / m segment.
  • Each message is given a position in the segment which is random.
  • the calculation makes it possible, in each particular case, to optimize the number m of segments in the refresh period, in particular as a function of the transmission rate, the length of the messages and the number of disruptive vehicles.
  • m will be between 5 and 40.
  • the microwave transmission coupler will have a conventional constitution; it may include a microprocessor (INTEL 8044 for example) associated with a memory for storing all of the message to be transmitted and a memory containing the formatting and encoding program as well as the algorithm in form readable by the microprocessor.
  • This coupler will be connected to the transmission bus by an interface constituted by a data exchange register, a command register written by the microprocessor of the coupler, a status register read by the microprocessor and an information register.
  • the microwave transmitter 22 comprises a source and an amplitude modulator which receives the message to be transmitted from the coupler 24 in the form of an NRZ signal.
  • the vehicle receiver assembly comprises, for each reception antenna, a complete chain 36 of which only one is shown in FIG. 5.
  • Each chain receives the signal collected by the antenna, after transposition of frequencies by beating with a carrier provided by a local oscillator 38.
  • the transposed frequency signal at 70 MHz for example, is applied to a low noise preamplifier 40, followed by an amplifier 42 with automatic gain control by a signal supplied by a detector 44.
  • the low signal frequency from the detector is applied to a video preamplifier 46.
  • the outputs of the two video preamplifiers are applied to the inputs of a summing circuit 48.
  • the resulting signal is applied to a low-pass filter 50, then shaped in a comparator 52 before being routed, in the form of an NRZ signal, to the reception coupler 32.
  • the reception microwave coupler 32 (FIG. 6), the role of which is to validate the received message before transmitting it by byte on the bus of the functional microprocessor 16, may include the same elements as the transmission coupler 24, that is ie a microprocessor 54 associated with a clock recovery circuit 56 and a random access memory 56.
  • the interface 58 will also consist of registers. We have represented, on this interface, an input 60 coming from a maintenance aid device providing elements intended to be used by the microprocessor 16.
  • the reception coupler 32 will have a dual access RAM 56, structured in two distinct parts.
  • One of the parts, dedicated to transmission, receives the message to be transmitted from the functional microprocessor 16; the other part, dedicated to reception, receives from the microprocessor 54 of the coupler the message received and validated, that is to say corresponding for example to one of the two potential targets of the vehicle.
  • the microprocessor 54 can be provided for analyzing the HDLC frame received only if its initial part, constituting an address field, corresponds to one of these potential targets. The microprocessor 54 can thus quickly discriminate, among the messages received, those which relate to one of its targets.

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Abstract

Dispositif destiné à transmettre des données sans support matériel entre véhicules assujettis à se déplacer sur une voie en environnement ferrovilaire, notamment en vue de la détection de la position relative de deux véhicules successifs (14) en déplacement, comportant sur chaque véhicule un ensemble d'émission (20, 22, 24) et un ensemble de réception (28, 30, 32) munis d'antennes (20, 28), reliés par des interfaces respectifs à des moyens de traitement de données (16, 18), l'ensemble d'émission comportant un coupleur de codage et de formatage des données (24) reçues à partir des moyens de traitement de données et des moyens pour émettre les données plusieurs fois consécutives au cours d'une même période de rafraîchissement, à des instants aléatoires.

Description

  • L'invention concerne la transmission de données, sans support matériel, entre véhicules assujettis à se déplacer sur une même voie, notamment en vue de la détection de la position relative de deux véhicules successifs et de la transmission des informations nécessaires à la commande automatique de l'un des véhicules. L'invention trouve une application particulièrement importante, bien que non exclusive, dans les installations de transport en commun mettant en oeuvre des véhicules de capacité relativement faible (dix ou vingt places par exemple), pouvant être accouplés par des moyens commandés électrohiquement, de façon que les véhicules puissent être séparés lors du passage sur un aiguillage divergent, puis regroupés suivant une disposition différente.
  • La transmission d'informations à cadence élevée dans un environnement ferroviaire présente des problèmes difficiles à résoudre. Le taux de défauts de transmission (erreur non détectée ou absence de transmission) doit être très faible pour être compatible avec les impératifs de la sécurité. L'utilisation de supports matériels disponibles, tels que les conducteurs de transmission utilisables (caténaires, relais par des lignes de transmission au sol) de puissance, ne permet pas d'atteindre des cadences de transmission d'information suffisantes pour les installations à commande automatique, à séparation et regroupement automatiques de véhicules. L'utilisation de voies de transmission sans support matériel semble à première vue à exclure, du fait du caractère très variable de l'environnement et des risques de réflexion, notamment sur les parois dans les tronçons en tranchées ou en tunnels et sur les véhicules en déplacement sur une voie parallèle.
  • Effectivement, l'utilisation des ultrasons, qui ont l'avantage d'être très directifs, s'est montrée inappropriée. Celle des ondes hertziennes, dans le domaine hyperfréquence, semble également à rejeter du fait des risques de réflexion sur des obstacles fixes ou mobiles et du risque de collision, au niveau du récepteur, entre messages effectivement destinés à ce récepteur et messages d'autres origines.
  • L'invention vise à fournir un procédé et un dispositif de transmission par voie hyperfréquence, répondant mieux que ceux antérieurement utilisés aux exigences de la pratique, notamment en ce que le risque de défaillance de la liaison est considérablement réduit.
  • Dans ce but, l'invention propose notamment un procédé de transmission de données sans support matériel entre véhicules assujettis à se déplacer sur une voie en environnement ferroviaire, notamment en vue de la détection de la position relative de deux véhicules successifs en déplacement, caractérisé en ce qu'on émet les messages à transmettre, à partir de chaque véhicule en circulation, sous forme d'émissions répétées, brèves, et à des instants aléatoires, par modulation d'un faisceau hyperfréquence directif dont le développement angulaire est suffisant dans le sens horizontal pour maintenir la communication dans les courbes et les aiguillages et dans le sens vertical pour maintenir la communication lors des changements de profil de la voie.
  • Le message est avantageusement répété m fois successives au cours d'une période de rafraichissement T, chaque fois à un instant aléatoire à l'intérieur d'un segment particulier, de durée T/m, m étant habituellement compris entre 5 et 40. Chaque message étant très bref, typiquement d'une durée inférieure d'un ordre de grandeur à T/m, la probabilité de perte d'un message par suite de collisions entre messages est très réduite.
  • Il peut être prévu d'émettre les messages à une puissance variable suivant les conditions rencontrées, par exemple en prévoyant une puissance nominale et une puissance réduite. La puissance nominale n'est mise en oeuvre que dans les conditions où une sécurité élevée de transmission est requise et dans celles où l'affaiblissement est important.
  • L'invention propose également un dispositif de transmission de données permettant de mettre en oeuvre le procédé ci-dessus défini. Le dispositif comporte, sur chaque véhicule, un ensemble d'émission et un ensemble de réception reliés par des interfaces respectifs à des moyens de traitement de données, constitués généralement par un ou plusieurs microprocesseurs. L'ensemble d'émission comporte un coupleur de codage et de formatage des données reçues à partir des moyens de traitement de données et des moyens pour émettre les données plusieurs fois consécutives au cours d'une même période de rafraichissement, à des instants aléatoires. L'ensemble de réception comporte de son côté un coupleur de réception ayant pour charge de valider le message reçu avant de le transmettre vers les moyens de traitement de données.
  • Les moyens de traitement de données peuvent comporter deux microprocesseurs dont l'un est affecté aux données fonctionnelles, l'autre aux données de sécurité. Ces dernières seront avantageusement transmises avec un codage d'accroissement de la redondance et de détection des erreurs.
  • Pour limiter les risques de perte de message, l'ensemble de réception comporte de préférence plusieurs antennes disposées à des emplacements différents à l'avant du véhicule. On utilisera typiquement deux antennes dont la distance est au moins égale à dix fois la longueur d'onde d'émission dans l'air. A chaque antenne, constituée généralement par un cornet, est associée une chaine d'amplification à transposition de fréquence.
  • L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un dispositif qui en constitue un mode particulier d'exécution donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels :
    • - les Figures 1A et 1B montrent, respectivement depuis l'avant et en élévation, un véhicule d'installation de transport à laquelle est applicable l'invention;
    • - les Figures 2A, 2B et 2C sont des schémas destinés à faire apparaitre des opérations réalisables de façon automatique sur le réseau d'une installation mettant en oeuvre l'invention ;
    • - la Figure 3 est un synoptique de principe d'un dispositif suivant l'invention ;
    • - la Figure 4 est un diagramme temporel destiné à montrer la répartition dans le temps des émissions du dispositif de la Figure 3 ;
    • - les Figures 5 et 6 sont des synoptiques montrant respectivement un récepteur et un coupleur de réception utilisables dans le dispositif de la Figure 3.
  • Il peut être utile, avant de décrire un mode particulier de réalisation de l'invention, de donner des indications sur une installation de transport en commun à laquelle elle est susceptible de s'appliquer.
  • L'installation peut notamment comporter des unités élémentaires de transport regroupables en rames et munies à cet effet d'un accouplement à commande électronique. L'unité élémentaire peut être constituée par un véhicule isolé, tel que celui montré en Figures 1A et 1B, ou un doublet constitué de deux véhicules reliés par un attelage mécanique. Chaque véhicule a par exemple une capacité de dix places.
  • L'installation comporte un réseau de voies fixes munies d'aiguillages et de dispositifs de localisation des véhicules. Elle est prévue pour permettre les opérations dont des versions simples sont représentées sur
    • les Figures 2A, 28 et 2C dans le cas particulier où des véhicules partant de stations C et D doivent desservir des stations A et B.
    • Les Figures 2A et 28 montrent le rendez-vous de deux rames issues de deux branches convergentes 10c et 10d pour ne former qu'une seule rame sur un tronc commun 10.
    • Les Figures 28 et 2C montrent la séparation des véhicules lors du passage sur un aiguillage divergent 12 puis le regroupement des véhicules en groupes de même destination sur des branches 10a et 10b. Les véhicules sont identifiés sur les trois figures par l'assemblage des lettres identifiant la station de départ et la station d'arrivée.
  • On voit que ce principe permet d'adapter la longueur de la rame à la demande de transport et d'exploiter un réseau maillé sans rupture de charge pour l'usager et de conserver une cadence de passages élevée, même aux heures creuses, les rames comportant simplement un nombre réduit de véhicules.
  • A titre d'exemple, on peut envisager une installation dans laquelle l'intervalle entre rames peut descendre jusqu'à 35 secondes, avec un temps d'arrêt de 15 secondes, la vitesse maximale étant de 60 km/h et la vitesse de regroupement et de rendez-vous pouvant aller de 14 à 33 km/h suivant la configuration de la voie.
  • Avec des véhicules courts, ayant une capacité de dix personnes, on peut accepter des rayons de courbure en aiguillage très faibles, en réduisant la vitesse lors du passage sur ces aiguillages.
  • Le dispositif qui sera maintenant décrit est destiné notamment à permettre la détection d'un véhicule qui sera ultérieurement qualifié de "véhicule cible", par un véhicule qui le suit, qu'on appellera "le véhicule suiveur", à distance suffisamment importante pour assurer la sécurité.
  • Le dispositif comporte, sur chaque véhicule 14 (Figures 1A et 1B), un ensemble d'émission vers l'arrière et un ensemble de réception des émissions provenant du véhicule cible. La transmission s'effectue en hyperfréquence, à une fréquence supérieure à 300 MHz et qui sera généralement de l'ordre de grandeur du GHz. La liaison sera avantageusement du type asynchrone avec un protocole de haut niveau, tel que le protocole HDLC. Des zéros sont automatiquement insérés pour éviter la présence d'un nombre de "un" consécutifs excessif. Le codage est avantageusement binaire, de type NRZ. Parmi les codages NRZ, on peut notamment utiliser le codage NRZI, suivant lequel l'émission change d'état lorsque le bit à transmettre est à zéro tandis qu'on ne change pas d'état lorsque le bit à transmettre est à un. Le protocole HDLC et l'encodage NRZI en combinaison permettent une récupération aisée de l'horloge.
  • Les informations transmises peuvent notamment comporter un numéro identifiant le tronçon de voie sur lequel se trouve le véhicule, un numéro d'identification du véhicule, une indication de position du véhicule, une indication de vitesse du véhicule, le nombre de véhicules contenus dans la rame. L'ensemble de ces informations, dites de sécurité, sont transmises après un codage assurant le niveau de sécurité requis. Des informations complémentaires, qui ne nécessitent pas le même niveau de sécurité, peuvent également être envoyées.
  • L'ensemble de réception est prévu pour effectuer notamment les opérations suivantes sur les informations reçues du véhicule cible:
    • - comparaison du numéro du véhicule cible avec un numéro de consigne, transmis par la voie lorsque le véhicule suiveur entre sur le segment occupé par le véhicule cible,
    • - calcul de la distance entre le véhicule suiveur et le véhicule cible et de la vitesse relative de
    • rapprochement.
  • Chaque véhicule 14 comportera en conséquence un ensemble d'émission et un ensemble de réception (Figure 3) reliés l'un et l'autre à un microprocesseur "fonctionnel" 16 qui traite les informations reçues pour déterminer la loi de pilotage à appliquer lors d'un regroupement ou d'un rendez-vous et fournit à l'ensemble émetteur les informations à transmettre autres que celles concernant la sécurité. Les ensembles émetteur et récepteur sont également reliés à un microprocesseur "sécuritaire" 18 qui traite les informations reçues pour surveiller le regroupement ou le rendez-vous aussi bien que la marche en rame et qui fournit à l'émetteur celles des informations à transmettre qui concernent la sécurité et sont codées de façon à assurer la redondance requise.
  • L'ensemble émetteur peut être regardé comme comprenant une antenne 20, qui sera généralement un cornet, une source hyperfréquence 22 et un coupleur d'émission 24 relié à un bus 26 de liaison avec les microprocesseurs par un interface non représenté.
  • Le lobe fourni par le cornet 20 a une largeur qui constitue un compromis entre deux exigences contradictoires. Ce lobe doit être suffisamment large pour que la visibilité soit assurée dans toutes les positions relatives que peuvent prendre le véhicule cible et le véhicule suiveur, en dépit des mouvements du véhicule (lacet et tangage) et de la structure de voie, qui présente des virages et des ruptures de pente. Mais le lobe doit être suffisamment mince pour qu'un véhicule roulant sur une autre voie que les véhicules entre lesquels doit être établie la communication, dans le même sens ou en sens inverse, ne perturbe pas le faisceau hyperfréquence sur toute la portée utile ; de plus, le faisceau doit être suffisamment mince pour que les échos sur les parois soient tolérables. Cette dernière condition conduira généralement à placer le cornet 20 suivant l'axe vertical de symétrie, à une hauteur de l'ordre de 1,25 m pour les gabarits habituels.
  • La largeur angulaire du lobe dans le sens vertical dépendra naturellement du profil accepté pour la voie et de l'amplitude de tangage maximum. Dans la pratique, une largeur angulaire de 20* sera généralement satisfaisante.
  • Dans le sens horizontal, les critères à prendre en considération pour déterminer la valeur minimale seront l'amplitude maximale de lacet du véhicule, le rayon de courbure minimum de la voie et la nécessité de visibilité en aiguillage. Le choix sera fait en fonction de chaque installation particulière.
  • Pour améliorer la réception, l'ensemble récepteur comporte avantageusement deux voies, ayant chacune une antenne 28 et un récepteur 30. La présence de deux antennes permet de réaliser une diversité de positions de réception. Les antennes 28 peuvent notamment être situées de part et d'autre du plan vertical de symétrie du véhicule 14 et à des hauteurs différentes (Figure 1A). Les deux chaines sont reliées à un même coupleur hyperfréquence 32 comportant un organe d'entrée qui, soit sélectionne la voie la plus favorable, soit effectue la sommation des deux voies.
  • L'ensemble émetteur est avantageusement prévu pour pouvoir fonctionner à plusieurs niveaux de puissance, par exemple à puissance nulle (extinction de l'émetteur), à puissance réduite et à puissance nominale. Le niveau de puissance sera déterminé par un ordre élaboré localement en fonction des indications reçues de la voie ou d'autres éléments de détection. Les paramètres pris en considération peuvent notamment être les suivants :
    • - présence ou non dans une zone de regroupement,
    • - réception ou non d'une télécommande de regroupement avec le véhicule cible,
    • - détection ou non (par exemple par une liaison ultrasonore entre véhicules) de la présence d'un véhicule suiveur,
    • - reconnaissance de la présence ou non dans une zone d'aiguillage divergent,
    • - réception ou non d'une télécommande d'activation.
  • La configuration à puissance nominale peut notamment être réalisée dans les conditions suivantes :
    • 1. Regroupement entre véhicules, identifié par la reconnaissance d'une zone de regroupement et la réception de la télécommande de regroupement.
    • 2. Passage dans une zone d'aiguillage divergent avec possibilité de séparation des véhicules sur les deux branches de l'aiguillage, identifiée par la détection d'une présence arrière et la reconnaissance d'une zone d'aiguillage divergent (la configuration à puissance nominale rendant plus aisée le passage d'un divergent grâce à la suppression de zones aveugles).
    • 3. Mode dégradé de fonctionnement en cas de dislocation d'une rame et de reconfiguration automatique, la transmission à puissance nominale étant provoquée par télécommande.
  • La configuration à puissance réduite sera choisie à l'issue d'un regroupement nominal (commutation de puissance nominale à puissance réduite) ou après préparation de l'élément au garage (commutation de puissance nulle à puissance réduite).
  • De façon générale, le choix entre les niveaux de la puissance (nominale ou réduite) sera fait en tenant compte de deux paramètres, portée recherchée et courbure de la voie.
  • L'ensemble émetteur et l'ensemble récepteur peuvent être constitués de composants classiques, mais dont la mise en oeuvre est réalisée selon un procédé qui réduit le risque et les conséquences de collisions entre messages.
  • On peut notamment adopter une liaison à 9,9 GHz avec modulation d'amplitude en tout en rien à une cadence pouvant aller de 20 Kbits par seconde à 2 Mbits par seconde.
  • Le coupleur hyperfréquence d'émission 24, relié par un interface au bus 26 des microprocesseurs 16 et 18, a pour fonction d'encoder et de formater les données reçues des microprocesseurs sous forme codée en NRZ, puis de cadencer l'envoi du paquet d'éléments binaires vers l'émetteur 22 suivant un algorithme tel que l'émission se fasse à cadence élevée (typiquement 1 Mbit par seconde), de façon répétitive et aléatoire.
  • L'encodage peut notamment consister à faire passer le message du code NRZ au code NRZI. Le formatage peut notamment utiliser le protocole de transmission HDLC, ce qui implique l'insertion automatique de zéros. L'association de l'encodage NRZI et de l'utilisation du protocole HDLC se traduit par la présence d'une transition chaque fois que l'élément binaire (bit) à transmettre est à zéro et après cinq "un" consécutifs.
  • Dans le cas de la transmission de messages d'au moins 140 bits, y compris les bits de codage associés aux informations de sécurité, le message à transmettre peut présenter le format suivant :
    • - un fanion de tête, permettant d'effectuer la synchronisation d'horloge,
    • - le message proprement dit, de longueur indéterminée,
    • - une séquence de contrôle de trame, permettant la détection d'erreurs, occupant deux octets,
    • - un fanion de fin, occupant un octet.
  • On peut naturellement, au lieu d'utiliser une liaison asynchrone avec le protocole HDLC, adopter une transmission en synchrone biphasé avec répétition de motifs de récupération d'horloge.
  • Conformément à l'invention, l'émission d'un même message (occupant au maximum 190 bits dans le cas envisagé ici) est répétée plusieurs fois au cours d'une même période de rafraichissement. Cette période dépendra des performances visées, notamment celles concernant la vitesse de regroupement. Dans une installation de transport en commun à cadence importante, elle pourra aller de quelques millisecondes à quelques dizaines de millisecondes.
  • Comme le montre la Figure 4, la période de rafraichissement T est divisée en m segments de même durée T/m. Chacun des messages à transmettre, indiqué en 34, doit avoir une durée brève par rapport à chaque segment T/m. On donne à chaque message une position dans le segment qui est aléatoire. En adoptant une cadence de transmission supérieure ou égale à 1Mbit par seconde, on arrive aisément à des valeurs de mp dépassant 100 avec une période de rafraichissement de 20 millisecondes, ce qui réduit la probabilité de collisions à une valeur très faible, même dans le cas d'un grand nombre p de véhicules perturbateurs (c'est-à-dire de véhicules qui, à un instant donné, de par leur position et de par la puissance de leur émetteur, peuvent influencer le récepteur qui reçoit le message).
  • Le calcul permet, dans chaque cas particulier, d'optimiser le nombre m de segments dans la période de rafraichissement, notamment en fonction de la cadence de transmission, de la longueur des messages et du nombre de véhicules perturbateurs. En règle générale, m sera compris entre 5 et 40.
  • Le coupleur hyperfréquence d'émission aura une constitution classique ; il pourra comporter un microprocesseur (INTEL 8044 par exemple) associé à une mémoire de stockage de l'ensemble du message à transmettre et d'une mémoire contenant le programme de formatage et d'encodage ainsi que l'algorithme sous forme lisible par le microprocesseur. Ce coupleur sera relié au bus d'émission par un interface constitué par un registre d'échange de données, un registre de commande écrit par le microprocesseur du coupleur, un registre d'état lu par le microprocesseur et un registre d'informations.
  • L'émetteur hyperfréquence 22 comporte une source et un modulateur d'amplitude qui reçoit le message à émettre depuis le coupleur 24 sous forme d'un signal NRZ.
  • L'ensemble récepteur du véhicule comporte, pour chaque antenne de réception, une chaine complète 36 dont une seule est représentée sur la Figure 5. Chaque chaine reçoit le signal recueilli par l'antenne, après transposition de fréquences par battement avec une porteuse fournie par un oscillateur local 38. Le signal à fréquence transposée, à 70 MHz par exemple, est appliqué à un préamplificateur 40 à faible bruit, suivi d'un amplificateur 42 à commande automatique de gain par un signal fourni par un détecteur 44. Le signal basse fréquence provenant du détecteur est appliqué à un préamplificateur video 46. Les sorties des deux préamplificateurs video sont appliquées sur les entrées d'un circuit sommateur 48. Le signal résultant est appliqué à un filtre passe-bas 50, puis mis en forme dans un comparateur 52 avant d'être aiguillé, sous forme d'un signal NRZ, vers le coupleur de réception 32.
  • Le coupleur hyperfréquence de réception 32 (Figure 6), dont le rôle est de valider le message reçu avant de le transmettre par octet sur le bus du microprocesseur fonctionnel 16, peut comporter les mêmes éléments que le coupleur d'émission 24, c'est-à-dire un microprocesseur 54 associé à un circuit 56 de récupération d'horloge et une mémoire vive 56. L'interface 58 sera encore constitué de registres. On a représenté, sur cet interface, une entrée 60 provenant d'un dispositif d'aide à la maintenance fournissant des éléments destinés à être utilisés par le microprocesseur 16.
  • La différence essentielle entre les deux coupleurs consiste en ce que le coupleur de réception 32 aura une mémoire vive 56 à double accès, structurée en deux parties distinctes. L'une des parties, dédiée à l'émission, reçoit du microprocesseur fonctionnel 16 le message à émettre ; l'autre partie, dédiée à la réception, reçoit du microprocesseur 54 du coupleur le message reçu et validé, c'est-à-dire correspondant par exemple à l'une des deux cibles potentielles du véhicule. Le microprocesseur 54 peut être prévu pour n'analyser la trame HDLC reçue que si sa partie initiale, constituant un champ adresse, correspond à l'une de ces cibles potentielles. Le microprocesseur 54 peut ainsi discriminer rapidement, parmi les messages reçus, ceux qui concernent l'une de ses cibles.

Claims (9)

1. Procédé de transmission de données sans support matériel entre véhicules assujettis à se déplacer sur une voie en environnement ferroviaire, notamment en vue de la détection de la position relative de deux véhicules successifs (14) en déplacement, caractérisé en ce qu'on émet les messages (34) à transmettre, à partir de chaque véhicule en circulation, sous forme d'émissions répétées, brèves, et à des instants aléatoires, par modulation d'un faisceau hyperfréquence directif dont le développement angulaire est suffisant dans le sens horizontal pour maintenir la communication dans les courbes et les aiguillages et dans le sens vertical pour maintenir la communication lors des changements de profil de la voie.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le message est répété m fois successives au cours d'une période de rafraichissement T, chaque fois à un instant aléatoire à l'intérieur d'un segment particulier, de durée T/m, m étant un nombre entier compris entre 5 et 40.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les messages sont émis à puissance variable suivant les conditions rencontrées, par exemple en prévoyant une puissance nominale et une puissance réduite.
4. Dispositif de transmission de données sans support matériel entre véhicules asujettis à se déplacer sur une voie en environnement ferroviaire, notamment en vue de la détection de la position relative de deux véhicules successifs (14) en déplacement, caractérisé en ce qu'il comporte, sur chaque véhicule, un ensemble d'émission et un ensemble de réception reliés par des interfaces respectifs à des moyens de traitement de données, l'ensemble d'émission comportant un coupleur de codage et de formatage des données reçues à partir des moyens de traitement de données et des moyens pour émettre les données plusieurs fois consécutives au cours d'une même période de rafraichissement, à des instants aléatoires.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit coupleur est prévu pour répéter chaque message m fois successives au cours d'une période de rafraichissement T, chaque fois à un instant aléatoire à l'intérieur d'un segment particulier, de durée T/m.
6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens de traitement de données comportent deux microprocesseurs (16, 18) dont l'un est affecté aux données fonctionnelles, l'autre aux données de sécurité.
7. Dispositif selon la revendication 4, 5 ou 6, caractérisé en ce que l'ensemble de réception comporte plusieurs antennes disposées à des emplacements différents à l'avant du véhicule.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la distance des antennes est au moins égale à dix fois la longueur d'onde d'émission dans l'air.
9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que chaque antenne (28) est associée à une chaine d'amplification à transposition de fréquence et en ce qu'un sommateur (48) est prévu pour appliquer la somme des signaux des deux chaines au coupleur de réception (32).
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