FR3075146A1 - Dispositif de positionnement equipant un vehicule de maintenance circulant sur un reseau ferroviaire equipe d'un systeme de supervision du trafic - Google Patents

Abstract

Ce dispositif (50) est portable pour pourvoir être emporté à bord d'un véhicule de maintenance (22) par un opérateur au moment où celui-ci monte à bord du véhicule de maintenance. Il comporte un module de radiocommunication pour établir une liaison avec une station de base sélectionnée parmi une pluralité de stations de base d'une infrastructure de communication (30) d'un système de supervision (100) en fonction de la position du véhicule de maintenant, le module de radiocommunication collectant un identifiant de la station de base avec laquelle il a établi une liaison ; et une base de données comportant une description du réseau ferroviaire, associant une information de position à chaque identifiant des stations de base de l'infrastructure de communication. Le dispositif détermine alors une position instantanée du véhicule de maintenance à partir de l'information de position associée à l'identifiant collecté par le module de radiocommunication à l'instant courant.

Description

DISPOSITIF DE POSITIONNEMENT EQUIPANT UN VEHICULE DE MAINTENANCE CIRCULANT SUR UN RESEAU FERROVIAIRE EQUIPE D’UN SYSTEME DE SUPERVISION DU TRAFIC

L’invention a pour domaine celui des équipements pour la circulation des véhicules sur un réseau ferroviaire équipé d’un système de supervision du trafic.

Dans le présent document, on entend par « véhicule >>, tout véhicule guidé apte à se déplacer sur un réseau ferroviaire, comme par exemple un train, un tramway, un métro.

Les opérateurs de réseaux ferroviaires équipés d’un système de supervision du trafic demandent que soient implémentées de plus en plus de fonctions additionnelles.

C’est en particulier le cas pour la circulation des véhicules de maintenance sur le réseau ferroviaire. On souhaite en effet pouvoir connaître à chaque instant la position sur le réseau d’un véhicule de maintenance introduit sur les voies.

Il est par exemple utile de déterminer cette information pour la communiquer aux opérateurs, situés à bord du véhicule de maintenance, afin qu’ils puissent piloter ce véhicule pour rejoindre, rapidement et précisément, l’endroit du réseau où un équipement défaillant a été identifié et sur lequel ils doivent intervenir.

Cependant, il n’est pas envisageable d’équiper un véhicule de maintenance avec un calculateur vital (« vital computer >> en anglais) constituant la composante bord d’un système ATC (« Automatic Train Control») dans un système de supervision du type CBTC (« Communication Based Train Control »).

En effet, un tel calculateur vital est un calculateur de sécurité, qui est par conséquent coûteux. Il n’est donc pas économiquement possible d’équiper une flotte entière de véhicules de maintenance.

De plus, comme tout autre véhicule circulant sur le réseau, le calculateur vital d’un véhicule de maintenance devrait, pour déterminer sa position instantanée, être associé à un ensemble de capteurs odométriques et à une antenne.

En effet, pour le positionnement des véhicules, des balises sont disposées le long de la voie en des positions d’implantation connues. Lorsque l’antenne d’un véhicule en mouvement passe au-dessus d’une balise, cette dernière transmet au bord un identifiant. A partir de cet identifiant et d’une base de données associant identifiant et position des balises, le calculateur vital du véhicule détermine la position de la balise au-dessus de laquelle passe le véhicule et, par conséquent, la position instantanée de ce dernier. Entre deux balises, pour déterminer la position instantanée du véhicule, le calculateur vital se fonde sur les mesures de distance parcourue depuis la dernière balise rencontrée, mesures délivrées par les capteurs odométriques.

L’emploi d’un calculateur vital nécessite donc que le véhicule de maintenance soit équipé de capteurs et antennes additionnels. Ceci complique et augmente les coûts de déploiement d’une telle solution.

Enfin, un calculateur vital présente un encombrement stérique relativement important. Il ne pourrait pas facilement être implanté à bord d’un véhicule de maintenance, en particulier d’un véhicule de maintenance déjà en service, les véhicules de maintenance étant souvent des véhicules de petites dimensions.

Par ailleurs, les fonctionnalités d’un tel calculateur vital seraient, à bord d’un véhicule de maintenance, sous-utilisées. En effet, un calculateur vital reçoit du sol des informations d’autorisation de mouvement lui permettant de calculer un profil de vitesse sur la portion de la voie qui lui est ouverte. Cette fonction ne serait manifestement pas utilisée dans le cas d’un véhicule de maintenance.

L’invention a donc pour but de répondre à ce problème.

L’invention a pour objet un dispositif de positionnement destiné à équiper un véhicule, de préférence un véhicule de maintenance, pour lui permettre de circuler sur un réseau ferroviaire équipé d’un système de supervision du trafic, caractérisé en ce que le dispositif de positionnement est portable de manière à pourvoir être emporté à bord du véhicule par un opérateur au moment où l’opérateur monte dans ledit véhicule, le dispositif de positionnement comportant : un module de radiocommunication propre à établir une liaison avec une station de base sélectionnée parmi une pluralité de stations de base d’une infrastructure de communication du système de supervision en fonction de la position du véhicule, le module de radiocommunication étant propre à collecter un identifiant de station de la station de base avec laquelle il a établi une liaison ; et une base de données comportant une description du réseau ferroviaire, associant une information de position, à chaque identifiant de station des stations de base de l’infrastructure de communication, le dispositif de positionnement étant propre à déterminer une position instantanée du véhicule à partir de l’information de position associée à l’identifiant de station collecté par le module de radiocommunication à un instant courant.

Suivant des modes particuliers de réalisation, le calculateur comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :

- l’information de position associée à l’identifiant de station d’une station de base est une position géographique de la station de base.

- l’information de position associée à l’identifiant de station d’une station de base est une zone de couverture de la station de base.

- le module de radiocommunication du dispositif de positionnement est propre à collecter, à un instant courant, les identifiants de station d’une pluralité de stations de base voisines, ainsi qu’une information de puissance relative à la puissance des signaux reçus de chaque station de base de la pluralité de stations de base, le dispositif de positionnement étant propre à calculer, en tant que position instantanée du véhicule de maintenance, une position précise à partir de la position géographique et des informations de puissance associées à chaque station de base de la pluralité de stations de base.

- le dispositif de positionnement comporte une interface homme/machine sur laquelle est affichée la position instantanée du véhicule déterminée par le dispositif de positionnement.

- le dispositif de positionnement est propre à être configuré par l’opérateur, qui renseigne au moins un identifiant du dispositif de positionnement pour la mission de maintenance à réaliser.

- le dispositif de positionnement est propre à communiquer périodiquement la position instantanée du véhicule qu’il a déterminée à un central au sol du système de supervision.

- le central au sol du système de supervision communique au dispositif de positionnement des informations élémentaires pour aider l’opérateur à piloter le véhicule en fonction de la position instantanée communiquée.

- le dispositif de positionnement comporte une batterie de manière à être autonome.

L’invention a également pour objet un système de supervision du trafic équipant un réseau ferroviaire, caractérisé en ce qu’il comporte un dispositif de positionnement conforme au dispositif précédent placé à bord d’un véhicule, de préférence un véhicule de maintenance, circulant sur le réseau ferroviaire.

L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique d’un système de gestion de la circulation de véhicules sur un réseau ferroviaire ;

- la figure 2 est une représentation sous forme de blocs d’un système selon l’invention ; et,

- la figure 3 est une représentation schématique du procédé d’utilisation du système de la figure 2.

Sur la figure 1, est représenté un réseau 10 équipé d’un système de supervision 100 des trains circulant sur ce réseau.

Le réseau 10 est subdivisé en sections. Sur la figure 1, le réseau 10 comporte cinq sections de voie à deux points d’extrémité, référencées 1 à 5, et une section de voie à trois points d’extrémité, ou aiguillage, référencée 6.

Par exemple, un premier dispositif de détection 11 comporte une boucle à induction entourant la section de voie et permettant de détecter la présence d’un train sur cette section.

Par exemple encore, un deuxième dispositif de détection 15 comporte un compteur d’essieux disposé à une extrémité d’entrée ou de sortie d’une section et propre à comptabiliser le nombre d’essieux franchissant cette extrémité. La différence entre le nombre d’essieux détectés par le ou les dispositifs en entrée et le nombre d’essieux détecté par le ou les dispositifs en sortie de la section, est indicative de la présence d’un train sur cette section.

Chaque section de voie, ainsi que de préférence ses caractéristiques, sont indiquées sur un plan du réseau 10. Chaque section de voie est notamment repérée par un identifiant de section unique.

La figure 1 représente un premier train 21 et un second train 22 en circulation sur le réseau 10.

Le premier train 21 est un véhicule équipé. Le second train 22 est un train nonéquipé.

Par « équipé », on entend un train dans lequel est implanté l’ensemble des équipements nécessaire pour permettre une supervision du déplacement de ce train par le système de supervision 100.

Le premier train 21 comporte ainsi un contrôleur embarqué 25, un système odométrique 26, une antenne 24 pour la communication avec des balises de positionnement le long des voies, un module de radiocommunication 23 pour la communication avec des stations de base 32 d’une infrastructure de communication 30 au sol.

De manière connue en soi, le système de supervision 100 comporte :

- les contrôleurs embarqués 25 à bord des trains équipés, ou composante bord d’un système ATC (« Automatic Train Control >>). Un unique contrôleur embarqué 25 étant embarqué à bord de chacun des trains équipés, tels que le premier train 21 ;

- l’infrastructure de communication 30 ;

- un central de planification 41, ou système ATS (« Automatic Train Supervision »), apte à planifier la circulation des différents trains circulant sur le réseau 10 ;

- un système d’enclenchement 42, ou système CBI (« Calculator Based Interlocking >>), apte à gérer l’enclenchement des ressources nécessaires à la circulation des trains, tel que les aiguillages, les équipements du réseau 10 de signalisation, etc. ; et,

- un contrôleur de zones 43, ou composante sol d’un système ATC (« Automatic Train Control >>).

L’infrastructure de communication 30 est par exemple du type TCP/IP.

Elle comporte un réseau local 33, filaire, auquel sont connectés les systèmes centraux 41,42 et 43.

Elle comporte une infrastructure de radiocommunication comportant les stations de base 32 (aussi dénommées point d’accès), fixes, au sol, à proximité du réseau 10 et connectées aux systèmes centraux 41,42 et 43.

Le réseau local 33 est relié aux systèmes centraux 41,42 et 43 par une passerelle 44.

Les stations de base 32 sont réparties le long des voies du réseau 10 pour offrir une couverture continue du réseau 10. La position d’implantation de chaque station de base 32 est connue. Chaque station de base 32 couvre une zone de couverture spécifique.

Chaque station de base 32 est identifiée par un identifiant de station de base qui lui est propre, par exemple son adresse MAC. L’identifiant de station de base sert également à repérer la zone de couverture de cette station de base.

Ces informations sont également stockées dans le plan du réseau.

Il est à noter qu’à une zone de couverture n’est pas forcément associée une section de la voie. Une zone de couverture peut en effet comporter plus d’une section ou une section peut être couverte par plusieurs zones de couvertures.

Chaque station de base 32 comporte un module de radiocommunication pour communiquer avec les modules de radiocommunication 23 à bord de chacun des trains équipés et, avantageusement, avec les dispositifs 11 et 15 pour la détection des trains.

Le central de planification 41 permet de tracer une route pour qu’un train équipé réalise la mission qui lui est attribuée.

Le central d’enclenchement 42 ouvre la route ainsi tracée en allouant et en enclenchant les sections correspondantes du réseau. Puis, lorsqu’un véhicule équipé a franchi une section, il libère cette section en coopérant avec le contrôleur de zones 43.

Chaque train équipé transmet sa position courante au central 41. Celle-ci est déterminée en combinant les informations délivrées par le système odométrique 24 et l’antenne 26 de communication avec des balises de positionnement placées le long de la voie (non représentées sur la figure 1).

Pour augmenter le niveau de sûreté, le contrôleur de zones 43 détermine également la position de chaque train, en particulier les trains équipés pour une supervision par le système 100, circulant sur le réseau 10 à partir des informations de détection à la voie délivrées par les dispositifs de détection 11 et 15.

Le contrôleur de zones 43 est propre à fournir à chaque train une autorisation de mouvement, qui garantit la sécurité de circulation du train considéré sur une portion de voie ferrée (par exemple ne pas fournir à un train une autorisation de mouvement qui lui permettrait d’aller au-delà de l’arrière du train qui le précède). L’autorisation de mouvement est déterminée notamment à partir de la position courante des trains.

Dans le système 100, c’est le contrôleur embarqué 25 d’un train équipé qui autorise, le mouvement de ce train sur un chemin composé des ressources convenablement allouées et enclenchées.

Si le déplacement d’un train équipé sur le réseau 10 s’effectue automatiquement, ou tout au moins dans un mode supervisé, celui d’un train non-équipé s’effectue à vue.

Le second train 22 est un train non-équipé du type, par exemple et de préférence un train de maintenance. Il est mis en service sur le réseau 10 occasionnellement afin de transporter une équipe de maintenance au plus près d’un point du réseau 10 où cette équipe doit intervenir.

Selon l’invention, pour la réalisation d’une mission de maintenance, un opérateur de l’équipe de maintenance monte à bord du second train 22 avec un dispositif de positionnement 50.

Comme représenté à la figure 2, le dispositif de positionnement 50 est un dispositif portable. Il comporte par exemple un ordinateur 118, une base de données 116, une interface homme/machine 110, et un module de radiocommunication 112. Ces différents composants électroniques sont alimentés par une batterie 114, assurant l’autonomie du dispositif 50.

L’ordinateur 118 comporte des moyens de calcul et des moyens de mémorisation, qui stockent des instructions de programmes d’ordinateur, aptes à être exécutées par les moyens de calcul.

L’ordinateur 118 est également interfacé avec l’interface homme/machine 110. L’identifiant homme/machine 110 est par exemple constituée par un écran tactile pour afficher des informations à destination de l’opérateur et acquérir des informations saisies par l’opérateur.

Le dispositif 50 est caractérisé par un identifiant de dispositif. Cet identifiant de dispositif est saisi par l’opérateur au début de la mission de maintenance et stocké dans la base de données 116.

L’ordinateur 118 est interfacé à la base de données 116, dans laquelle il peut lire et écrire. La base de données 116 stocke une description du réseau ferroviaire 10, telle que le plan du réseau, mentionnant les sections de voie et les zones de couverture. Eventuellement cette description est téléchargée depuis le central de planification 41 au début de la mission de maintenance, avant que le second véhicule 22 ne rentre sur le réseau 10.

L’ordinateur 118 est enfin interfacé avec le module de radiocommunication 112 pour la communication sans-fil avec les stations de bases 32 de l’infrastructure de communication 30. La communication entre le module 50 et les stations de base 32 s’effectue selon le même protocole que celui utilisé pour la communication entre les modules 23 des trains équipés et les stations de base 32.

De manière connue en soi, le module de radiocommunication 112, lorsqu’il établit une liaison radio avec une station de base 32 récupère l’identifiant MAC de cette dernière.

En interrogeant la base de données 116, l’ordinateur 118 est propre, à partir de l’identifiant MAC reçu, à déterminer la zone de couverture à l’intérieur de laquelle le second train 22 circule à l’instant courant. Ceci constitue une première manière de positionner le second train 22 sur le réseau 10.

En variante, le module de radiocommunication 112, alors qu’il a établi une liaison avec une station de base 32, évalue en permanence la qualité de cette liaison et recherche d’autres stations de base de l’environnement avec lesquelles il serait susceptible d’établir une nouvelle liaison de meilleure qualité. Notamment, le module de radiocommunication 112 mesure une puissance des signaux reçus depuis plusieurs stations de base voisines. A partir de l’identifiant MAC de chacune de ces stations de bases 32, l’ordinateur 118 est propre à interroger la base de données 116 et récupérer la position géographique de chacune de ces stations de base 32. De là, l’ordinateur 118 est propre à déterminer, par triangulation, une position précise du second véhicule 22. Ceci constitue une seconde manière de positionner le second train 22 sur le réseau 10.

L’ordinateur 118 est propre à afficher la position du second véhicule 22 ainsi déterminée sur l’écran de l’interface homme-machine 110. De préférence, cette information de position courante est affichée de manière graphique, en superposant au plan de la voie, donné par la base de données 116, un symbole représentant la position du second train 22. Par exemple, dans la première manière de déterminer la position du second train, les sections de la voie dans la zone de couverture à l’intérieur de laquelle se situe le second train sont surlignées, ou, dans la seconde manière de déterminer la position du second train, un pointeur est placé à l’endroit où se trouve le second train.

L’interface homme/machine 110 permet également, et de préférence, à l’opérateur d’indiquer le point d’entrée du second train 22 sur le réseau 10, au début de la mission de maintenance, ainsi que le point de destination de la mission de maintenance. II saisit par exemple l’identifiant de section des sections de voie correspondantes.

La figure 3 représente le procédé 200 pour la circulation du second train 22.

A l’étape 210, une mission de maintenance est définie, en particulier en déterminant un identifiant de mission, et, de préférence, une section d’entrée sur le réseau 10 et une section de destination sur le réseau 10.

Une équipe de maintenance est affectée à cette mission de maintenance ainsi qu’un train de maintenance adapté à la mission de maintenance, par exemple le second train 22.

Au moment de monter à bord du second train 22, un opérateur de l’équipe de maintenance vient prendre le dispositif 50 sur une étagère de stockage dans un garage de maintenance et monte à bord du second véhicule 22 avec le dispositif 50.

A l’étape 220, une fois à bord, l’opérateur configure le dispositif 50. II saisit un identifiant qui sera l’identifiant de train du second train 22 pour la mission de maintenance, ainsi que les identifiants de section des sections d’entrée et de destination. II sélectionne dans la base de données 116 et affiche sur l’écran de l’interface homme/machine 110 un plan de la voie adapté à la mission de maintenance.

A l’étape 230, juste avant de rentrer sur le réseau 10, le dispositif 50 établit une communication avec le central de planification 41 via l’infrastructure de communication 30 et lui indique son identifiant de train, et, de préférence, sa section d’entrée et sa section de destination sur le réseau 10.

A l’étape 240, alors que le second train 22 se déplace sur le réseau 10, le dispositif 50 détermine la position courante du second train 22 à partir de l’identifiant MAC d’au moins une station de base 32. II affiche la position ainsi déterminée sur l’écran de l’interface homme/machine 110 de sorte que l’opérateur peut piloter le second véhicule vers la section de destination.

Dans ce premier mode de réalisation, l’opérateur pilote à vue le second train 22, mais a connaissance de la position courante du second train 22 sur le réseau 10.

Dans un second mode de réalisation avantageux, à l’étape 250, le dispositif 50 indique périodiquement la position qu’il a lui-même déterminée pour le second train 22 au central de planification 41. Le central 41 prend en compte cette information de position et le ou les sections de voie occupées par le second train 22, indiquées par le contrôleur de zone 43 et déterminées à l’aide du deuxième dispositif de détection 15, pour gérer la circulation des autres trains sur le réseau 10, notamment celle du premier train 21.

De préférence, grâce aux informations délivrées par les différents dispositifs de détection 11 et 15 à la voie, le contrôleur de zone 43 est propre à identifier une section de la voie occupée à l’instant courant par le second train 22 et à l’indiquer au central de planification 41. En croisant les informations de position délivrées d’une part par le dispositif 50 embarqué à bord du second train 22 et d’autre part par le contrôleur de zone 43, le central de planification 41 peut gérer la circulation des trains avec un niveau de sûreté accru.

Dans un troisième mode de réalisation particulièrement avantageux, à l’étape 260, le central 41 gère la route du second train 22. Par exemple, le central 41 demande que soient réservées et convenablement enclenchées les ressources voie permettant au second train 22 de réaliser sa mission, et ceci en tenant compte des éventuelles contraintes imposées sur le déplacement du second train 22 par les autres trains circulant au même instant sur le réseau 10, comme par exemple le premier train 21.

Il s’agit notamment de commander les équipements de signalisation pour indiquer à l’opérateur pilotant le second train 22 à vue qu’une route lui a été ouverte.

De préférence, le central 41 communique au dispositif de positionnement 50 certaines informations élémentaires pour aider l’opérateur à piloter le second train, telles que par exemple les sections de voie qui ont été ouvertes au second train 22. Celles-ci sont indiquées à l’opérateur par un graphisme adapté sur le plan affiché à l’écran de l’interface homme/machine.

Ainsi, avec le dispositif de positionnement selon l’invention, il n’est pas nécessaire d’équiper chacun des véhicules de maintenance d’un calculateur vital pour qu’il puisse circuler sur le réseau.

Si, dans un premier mode de réalisation simple, le dispositif de positionnement sert uniquement à informer l’opérateur du véhicule de maintenance, dans les second et surtout troisième modes de réalisation, le dispositif de positionnement participe au déplacement supervisé du véhicule de maintenance et son insertion en sûreté dans le trafic géré par le système de supervision.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1. - Dispositif de positionnement (50) destiné à équiper un véhicule, notamment un véhicule de maintenance, pour lui permettre de circuler sur un réseau ferroviaire (10) équipé d’un système de supervision (100) du trafic, caractérisé en ce que le dispositif de positionnement est portable de manière à pourvoir être emporté à bord d’un véhicule de maintenance (22) par un opérateur au moment où l’opérateur monte dans ledit véhicule de maintenance, le dispositif de positionnement (50) comportant :

   - un module de radiocommunication (112) propre à établir une liaison avec une station de base sélectionnée parmi une pluralité de stations de base (32) d’une infrastructure de communication (30) du système de supervision (100) en fonction de la position du véhicule de maintenance, le module de radiocommunication étant propre à collecter un identifiant de station de la station de base avec laquelle il a établi une liaison ; et,

   - une base de données (116) comportant une description du réseau ferroviaire, associant une information de position à chaque identifiant de station des stations de base de l’infrastructure de communication, le dispositif de positionnement (50) étant propre à déterminer une position instantanée du véhicule de maintenance à partir de l’information de position associée à l’identifiant de station collecté par le module de radiocommunication à un instant courant.
2. 2, - Dispositif de positionnement selon la revendication 1, dans lequel l’information de position associée à l’identifiant de station d’une station de base (32) est une position géographique de la station de base.
3. 3. - Dispositif de positionnement selon la revendication 1, dans lequel l’information de position associée à l’identifiant de station d’une station de base (32) est une zone de couverture de la station de base.
4. 4, - Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le module de radiocommunication du dispositif de positionnement (50) est propre à collecter, à un instant courant, les identifiants de station d’une pluralité de stations de base voisines, ainsi qu’une information de puissance relative à une puissance des signaux reçus de chaque station de base de la pluralité de stations de base voisines, le dispositif de positionnement (50) étant propre à calculer, en tant que position instantanée du véhicule de maintenance (22), une position précise à partir de la position géographique et de l’information de puissance associée à chaque station de base de la pluralité de stations de base voisines.
5. 5. - Dispositif de positionnement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de positionnement (50) comporte une interface homme/machine (110) sur laquelle est affichée la position instantanée du véhicule de maintenance (22) déterminée par le dispositif de positionnement.
6. 6. - Dispositif de positionnement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de positionnement (50) est propre à être configuré par l’opérateur, qui renseigne au moins un identifiant du dispositif de positionnement pour une mission de maintenance à réaliser.
7. 7. - Dispositif de positionnement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de positionnement (50) est propre à communiquer périodiquement la position instantanée du véhicule de maintenance qu’il a déterminée à un central au sol du système de supervision (100).
8. 8. - Dispositif de positionnement selon la revendication 7, dans lequel le dispositif de positionnement (50) est propre à recevoir, en provenance du central au sol du système de supervision, des informations élémentaires pour aider l’opérateur à piloter le véhicule de maintenance (22) en fonction de la position instantanée communiquée.
9. 9. - Dispositif de positionnement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de positionnement (50) comporte une batterie (114) de manière à être autonome.
10. 10. - Système de supervision (100) du trafic équipant un réseau ferroviaire, caractérisé en ce qu’il comporte un dispositif de positionnement (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 embarqué à bord d’un véhicule notamment de maintenance (22) circulant sur le réseau ferroviaire.