Brevet FR2285280A1 — publié le 19760416

La présente invention concerne un procédé pour localiser des véhicules guidés le long d'une voie, notamment des véhicules de chemin de fer, et a trait également a un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. On sait qu'à l'heure actuelle, la sécurité et la régularité du trafic des trains circulant sur les voies de chemin de fer sont assurées par des signaux espacés le long des voies et donnant au conducteur du train ou à un automatisme embarqué, les informations qui lui sont nécessaires. Ces signaux sont généralement commandes automatiquement par des dispositifs de sécurité connus sous le nom de "circuits de voie" et qui assurent la sécurité par le cantonnement, la voie étant divisée en une succession de cantons équipés chacun d'un circuit de voie. Bien entendu, le cantonnement doit tenir compte de la longueur des trains, de la vitesse des trains les plus rapides et des particularités de la voie, afin de garantir la sécurité d'espacement entre les véhicules successifs. Dans sa version la plus courante, le circuit de voie est constitué d'un organe d'émission et d'un organe de réception, reliés aux rails constituant la voie, de sorte que la présence d'un essieu shunteur situé entre les points d'émission et les points de réception de la voie provoque la désexcitation d'un relais associé au récepteur. Lorsque plusieurs circuits de voie se succèdent le long de la voie, il est évidemment indispensable que les signaux émis dans l'un des circuits de voie ne puissent pas venir exciter de façon intempestive le récepteur d'un circuit de voie voisin, d'où la nécessité de limiter la propagation des signaux dans chaque circuit de voie.Ceci peut se faire en utilisant par exemple des fréquences ou des polarités différentes pour deux circuits de voie consécutifs et en limitant la propagation par des joints isolants ou par des circuits équivalents à des courts-circuits pour les fréquences dont on veut limiter la propagation. Il va de soi par ailleurs qu'un essieu ne doit affecter qu'un seul circuit de voie, et il faut donc que la zone d'action du circuit de voie soit aussi bien définie que possible. En effet, toute zone dans laquelle deux circuits de voie peuvent être simultanement désexcités conduit évidemment à un ralentissement du trafic. On sait en outre que l'espacement des trains est au moins égal à la distance de freinage du train le plus rapide et ayant le plus mauvais freinage et que la longueur des cantons est d'autant plus grande que la vitesse autorisée sur la zone est plus élevée. Toutes ces raisons font qutavec un systènre aussi rigide, la condition d'espacement de sécurité devient extrêmeaent restrictive pour les trains lents, puisque ces derniers doivent garder le mise espacement que les trains les plus rapides. On sait en outre que pour des raisons de sécurité, la défaillance d'un élément quelconque d'un circuit de voie se traduit automatiquement par la désexcitation du relais de voie associé au récepteur. Ceci est également très restrictif et nuit à la régularité du trafic, puisque l'on obtient le même effet que si un train occupait la portion de voie considérée. La présente invention a donc pour but principal de remédier à tous ces inconvénients et, pour ce faire, elle a pour objet un procédé de localisation de véhicules qui se caractérise essentiellement en ce qu'il consiste à explorer de façon cyclique des portions successives de la voie, lesdites portions successives se chevauchant partiellement dans l'espace et constituant chacune un circuit de voie élémentaire au moment de leur exploration cyclique. On conçoit aisément qu'avec un tel procédé, on peut connaître la position des trains avec une précision beaucoup plus grande qu'auparavant et réduire ainsi dans de grandes proportions leur espacement. De plus, le chevauchement géographique des portions de voie explorées successivement dans le temps donne une redondance d'informations qui permet de pallier la défaillance éventuelle de l'un des circuits de voie élémentaires, ainsi qu'on le verra plus clairement par la suite. Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend une suite de coupleurs répartis le long de la voie et susceptibles de jouer successivement et indifféremment le rôle d'émetteur, de récepteur et de court-circuit afin de constituer des circuits de voie élé- mentaires se chevauchant dans l'espace, des moyens pour commander-sélectivement et de façon cyclique le changement d'état de ces coupleurs, des moyens d'émission et de réception susceptibles d'être reliés respectivement au coupleur jouant le rôle d'émetteur et au coupleur jouant le rôle de récepteur dans le circuit de voie élémentaire constitué à un moment donné pour l'exploration de la portion de voie correspondante, et des moyens de traitement des informations reçues des circuits de voie successifs. On comprendra aisément que c'est grâce aux coupleurs susceptibles de jouer successivement le rôle de court-circuit, d'émetteur ou de récepteur qu'il est possible de constituer des circuits de voie élémentaires se chevauchant partiellement dans l'espace le long de la voie. Naturellement, la portion de voie explorée à un moment donné comprend un coupleur à l'état de court-circuit à chacune de ses extrémités et entre ceux-ci, au moins un coupleur à l'état d'émetteur et un coupleur à l'état de récepteur. Il va de soi en effet qu'il est possible de réaliser de très nombreuses combinaisons différentes des coupleurs, avec un chevauchement plus ou moins grand des portions de voie explorées successivement, selon les néces sités des applications envisagées et notamment la précision désirée pour la localisation des véhicules. Le chevauchement le plus important sera bien entendu obtenu lorsque chaque coupleur prend successivement au cours d'un cycle les différents états de court-circuit, d'émission et de réception. De préférence, la voie est divisée en une succession de zones et il est prévu, pour chaque zone, un poste central comprenant à la fois les moyens de commande des coupleurs, les moyens d'émission et les moyens de réception, ainsi que les moyens de traitement des informations reçues. On prévoira en outre avantageusement une synchronisation entre les différents postes des zones successi-es afin d'éviter qu'il ne se produise des "trous" dans l'exploration cyclique de la voie. Le poste central de chaque one omprend en outre avantageusement un circuit logique avec une mémoire qui s 'incrémente à chaque signal reçu par les moyens de-réception, ainsi que des moyens pour coder le signal émis par les moyens d 'émission en fonction de l'état de ladite mémoire. Cette disposition permet de valider facilement le signal reçu en le comparant au contenu de la mémoire, ce qui supprime tout risque d'erreur. Une forme d'exécution de l'invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente de manière très schématique une section de voie de chemin de fer équipée d'un dispositif de localisation conforme à l'invention ; - les figures 2 et 3 illustrent à titre d'exemples l'état d'une portion de cette voie à denx instants donnés successifs ; - la figure 4 représente un mode de réalisation possible des coupleurs équipant la voie de la figure 1 ; et - la figure 5 représente de façon synoptique le schéma complet d'use zone de voie équipéeconformément à l'invention, avec son poste central de commande et de traitement des informations. La section de voie de chemin de fer représentée sur la figure 1 est formée de deux files de rails A et B entre lesquelles sont branchés un certain nombre d'organes identiques Q1, Q2 Qns 9, dénommés ci-après coupleurs, répartis sur toute la longueur de la voie. Conformément à l'invention, chacun de ces coupleurs est susceptible de jouer successivement et indiffere lent le rôle d'un court-circuit, d'un émetteur ou d'un récepteur, ce qui permet de réaliser différentes combinaisons de circuits de voie élémentaires se chevauchant dans l'espace au cours du temps. Ainsi, dans l'exemple de la figure 2, qui représente l'état d'une portion de la voie à un instant donné t0, on voit qu'un circuit de voie est constitué entre les coupleurs Q1 et Q4. Ces derniers sont alors à l'état de courtscircuits CC et enpêchent la propagation des signaux vers L'amont et vers l'aval, tandis que le coupleur Q2 est à l'état d'émission E et le coupleur Q3 à l'état de réception R. A l'instant t1 > t0, on peut s'arranger pour que le coupleur Q2 qui était à l'état d'émission passe à l'état de court-circuit CC, que le coupleur Q3 passe de l'état de réception à l'état d'émission, que le coupleur Q4 passe de l'état de court-circuit à l'état de réception, et que le coupleur Q5 soit à l'état de court-circuit. On obtient alors la configuration de la figure 3, dans laquelle un nouveau circuit de voie est constitué entre les coupleurs Q2 et Q5. On conçoit aisément qu'une telle disposition permette de mettre en oeuvre le procédé de l'invention consistant à explorer de façon cyclique des portions successives de la voie se chevauchant dans l'espace, en vue de localiser avec précision les trains qui y circulent. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention à laquelle il semble qu'il y ait lieu de donner la préférence, les différents coupleurs Q1, Q2 Qn sont régulièrement espacés les uns des autres. De plus, les caractéristiques d'émission et de réception de ces coureurs sont telles qu'un essieu shunteur porté par un train ou tout autre dispositif en tenant lieu, fait chuter la tension de réception en-dessous du seuil choisi dans toute la npon comprise entre les points MM' et NN', situés respectivement à mi-distance entre le coupleur à l'état d'émission E et le coupleur à l'état de court-circuit CC voisin, et entre le coupleur à l'état de réception R et le coupleur à l'état de court-circuit CC voisin, comme représenté sur les figures 2 et 3.Ainsi, la région utile de détection ne s'étend pas sur toute la longueur du circuit de voie, mais il y a malgré tout un chevauchement géographique suffisamment important entre les portions de voie explorées successivement pour donner une redondance de l'information d'occupation permettant de pallier la défaillance éventuelle d'un circuit de voie. En fait, et comme cela ressort clairement des figures 2 et 3, dans le mode de réalisation particulier décrit ici, la même portion de voie est explorée deux fois de suite au moyen de deux circuits de voie différents, de sorte que si l'un de ces circuits de voie ne fonctionne pas correctement pour une raison ou pour une autre, cela reste sans influence sur la sécurité de la localisation. Quant aux coupleurs non utilisés, tels que le coupleur Q5 de la figure 2 ou le coupleur Q1 de la figure 3, ils seront avantageusement maintenus en état de court-circuit, afin de ré-équilibrer les rails vis-à-vis des harmoniques du courant de traction et de court-circuiter tous les parasites se propageant dans la voie. On va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation possible des coupleurs Q selon l'invention, en se référant à la figure 4. Sur cette figure, on peut voir que le coupleur Q est essentiellement constitué par un transformateur comportant tout d'abord un enroulement L1 qui est connecté aux deux files de rails A et B de la voie par l'intermédiaire de deux condensateurs C1 et C2. Ces derniers ont pour but d'empêcher le courant de traction pouvant circuler dans la voie de venir perturber le fonctionnement du montage. L'enroulement L1 est couplé magnétiquement à trois autres enroulements, respectivement L2, L3 et L4. L'enroulement L2 est susceptible d'être mis en court-circuit au moyen d'un interrupteur ICc, tandis que les enroulements L3 et L4 sont susceptibles d'être reliés respectivement à des moyens d'émission et de réception non représentés, par l'intermédiaire d'interrupteurs doubles IE et IR. Ces trois interrupteurs sont actionnés de façon sélective au moyen d'un dispositif de décodage D, relié à des moyens de commande également non représentés, et permettent ainsi de placer le coupleur Q à volonté dans l'état de court-circuit, d'émission ou de réception. Il va de soi par ailleurs que ces trois interrupteurs pourront avantageusement être constitués par des dispositifs semi-conducteurs, afin d'augmenter la fiabilité du montage. La commande du dispositif de décodage D peut se faire très simplement en envoyant sur la ligne de transmission correspondante un signal d'une polarité donnée pour mettre par exemple le coupleur en état d'émission et un signal de polarité inverse pour le mettre par exemple en état de réception, l'absence de signal provoquant alors automatiquement la mise en court-circuit du coupleur. Un tel système de commande nécessite cependant une paire de fils par coupleur, ce qui peut devenir prohibitif dans certaines applications. Il va de soi en effet que dans la plupart des cas, la voie sera divisée en une succession de zones, avec un poste central de commande et de traitement des informations par zone . Dans ce cas, on préférera naturellement utiliser un multiplex de fréquence par exemple, ou un autre moyen connu, pour pouvoir envoyer plusieurs informations sur une seule paire de fils. Un tel mode de réalisation est précisément illustré sur la figure 5, où l'on peut voir que la zone de voie considérée, équipes des coupleurs Q1 à qn, est reliée à un poste central J par l'intermédiaire de trois feeders seulement, à savoir un feeder d'émission FE, un feeder de commande FC et un feeder de réception FR Le poste central J comprend respectivement, pour l'émission, un oscillateur O associé à un modulateur S dont le rôle apparaîtra plus clairement par la suite, pour la commande des coupleurs, un organe de commande du type multiplex K lui-meme commandé par une logique de traitement H associée à un cycleur G, et pour la réception, un récepteur P associé à un organe de validation V délivrant en X les informations au sol qui sont ensuite exploitées par des moyens non représentés. Le dispositif de localisation de véhicules ainsi constitué fonctionne de la manière suivante Grâce au cycleur G et à la logique de traitement H, un signal de commande est envoyé à l'instant t0 par l'organe K sur le feeder Fc, afin que les coupleurs Q1 et Q4 se comportent comme des courts-circuits. Simultanement, ce signal provoque le couplage de la voie au feeder d'émission FE par l'intermédiaire du coupleur Q2 et le couplage de la voie au feeder de réception FR par l'intermé~ diaire du coupleur Q3. Un circuit de voie élémentaire se trouve donc constitué à l'instant t0 entre les coupleurs Q1 et Q4, comme illustré sur la figure 2. A l'instant t0 +b Zi t, un signal en provenance de l'oscillateur O est émis sur le feeder d'émission FE pendant une durée déterminée SS t et t sont naturellement fixés par la logique de traitement H, agissant sur l'émission par l'intermédiaire de l'organe S. Si aucun train ne vient affaiblir la transmission par sa présence dans la zone utile du circuit de voie considéré, c'est-à-dire entre des points MM' et NN' de la figure 2, le signal apparaissant sur le coupleur Q2 est transmis au coupleur Q3 et de là sur le feeder de réception FR, ce qui provoque l'exci- tation du récepteur P situé au poste central J. L'information de réception, après avoir été validée en V par la logique de traitement H, indique au sol en X qu'il n'y a pas de train dans la portion de voie explorée et incrémente simultanément -une mémoire de la logique de traitement par l'intermédiaire de la liaison U. Cette mémoire pourra être réalisée très simplement avec des compteurs électroniques de type connu. Au temps t1 = t0 + L t + t , l'émission ayant cessé, un nouveau signal de commande est envoyé sur le feeder FC par l'organe K aux coupleurs Q1, Q2, Q3, Q4 et Q5. Il s'agit en effet maintenant d'explorer la portion de voie comprise entre les coupleurs Q2 et Q5. Sous l'action de ce signal de commande, le coup leur Q1 est par exemple maintenu a l'état de court-circuit, le coupleur Q2 qui était à l'état d'émission passe à l'état de court-circuit, le coupleur Q3 qui était à l'état de réception passe à l'état d'émission, le coupleur Q4 qui était à l'état de court-circuit passe à l'état de réception, et le coupleur Q5 passe à l'état de court-circuit s'il ne l'était déjà.On obtient alors exactement la configuration de la figure 3, avec un nouveau circuit de voie élémentaire constitué entre les coupleurs Q2 et Q5. A l'instant tl + iS t, un signal est envoyé sur lefeeder d'émission FE et si aucun train n'occupe la portion de voie considérée, une nouvelle incrémentation est envoyée dans la mémoire de la logique de traitement H. Le cycle se poursuit alors de la même façon avec les coupleurs Q3 à Q6 et ainsi de suite. Supposons maintenant que l'essieu shunteur d'un train se trouve entre les coupleurs Q3 et Q4, et plus précisément au voisinage de Q4, comme représenté en T sur la figure 5. Lors de l'exploration de la portion de voie comprise entre Q1 et Q4 > cet essieu T- reste sans effet sur la transmission, puisqu'il se trouve en dehors de la r0gLnutile de détection délimitée par les points MM' et NG' de la figure 2. Le récepteur P est donc alimenté et la mémoire de la logique de traitement H est incrémentée. Par contre, lors de l'exploration de la portion de voie comprise entre Q2 et Q5, l'essieu T affaiblit la transmission à un point tel que le récepteur P n'est plus excité, de sorte que la mémoire de la logique de traitement n'est pas non plus incrémentée. Comne la portion de voie comprise entre Q1 et Q4 a été trouvée libre, c'est que l'obstacle se trouve dans la partie non cl une aux régions de détection des circuits de voie correspondants, et l'état de la mémoire de la logique de traitement indique i ediatement sa position. Dans ce cas, bien entendu, il n'y a pas non plus de réception lors de l'exploration de la portion de voie suivante comprise entre Q3 et Q6. La mémoire n' ayant pas été incrémentée deux fois de suite se remet alors autowatiquement à zéro. Le cycle d'exploration de la voie se poursuit neannnins normalement et la mémoire s incrémente à nouveau dès qu'une portion de voie est trouvée libre, afin d'indiquer éventuellement la position du train suivant. Il convient de noter ici que si l'information d'occupation, donnée lors de l'exploration de la portion de voie comprise entre Q2 et Q5, était due à la défaillance de l'un des coupleurs constituant le circuit de voie correspondant; par exemple une mauvaise comnutation, cette information d'occupation disparai- trait lors de l'exploration de la portion de voie comprise entre Q3 et Q6 car les coupleurs ont alors des rôles différents. La mémoire pourrait donc à nouveau être incrérsentée, ce qui permet de faire facilement la distinction entre une panne et la présence d'un essieu. Il est ainsi possible de faire fonctionner correctement le système avec un élément de voie défaillant. On peut npme pour simplifier, grâce au chevauchement géographique des circuits de voie successifs, ne pas explorer toutes les portions de voie possibles, sans nuire pour autant à la sécurité. De plus, le signal envoyé sur le feeder d'émission FE peut avantageusenPnt comporter une information caractérisant l'état de la mémoire de la logique de traitement H. Cette opération est réalisée par le modulateur S et permet ainsi de coder le signal d'émission afin de le protéger contre des parasites éventuels. Ceci permet également de valider l'information reçue au niveau du récepteur P, en vérifiant si cette information correspond bien à l'état de la mémoire, ce qui supprime tout risque d'erreur. Le signal d'émission ainsi codé qui est envoyé dans les rails de la portion de voie considérée peut en outre avantageusement être capté à bord des véhicules circulant sur cette portion de voie, afin de donner des indications utiles dans la machine, soit au conducteur, soit à un automatisme embarqué. On conçoit aisément qu'avec un tel dispositif, il soit possible, suivant le pas adopté entre les coupleurs, d'obtenir une très bonne définition de la région occupée par un essieu, ou plus généralement par un train entre sa tête et sa queue, la position de la tête et de la queue d'un train étant connue avec une incertitude au plus égale au pas. Bien entendu, il faudra prévoir une synchronisation entre les postes centraux J des différentes zones de la voie, afin d'éviter qu'il n'y ait des "trous" dans son exploration cyclique. Ceci peut se faire par exemple en synchronisant les cycleurs G et en transférant en fin de cycle le contenu de la mémoire du poste aval vers la mémoire du poste amont. Certains coupleurs de la voie sont alors communs aux deux postes. Il est également possible de s'affranchir de la nécessité d'une synchronisation entre postes, en utilisant une logique particulière qui fait explorer pendant des durées différentes les régions de début et de fin de zone. Il va de soi par ailleurs que la longueur des zones n'est pas fixe, chaque canton pouvant comporter autant de coupleurs qu'on le désire, et ce avec un pas variable. Comme l'exploration se fait de manière cyclique, il est possible de savoir à tout instant la région réellement libre qui existe entre deux trains circulant sur la même voie, et il ntest donc pas nécessaire de prévoir des feux de signalisation au droit de chaque coupleur. La portion de voie explorée à un instant donné peut également comporter un nombre quelconque de coupleurs, et non pas seulement quatre comme dans les exemples décrits jusqu a maintenant. Dans ce cas, les coupleurs intermédiaires ne faisant pas office d'émetteur ou de récepteur pourront avantageusement se comporter comme des circuits passifs à haute impédance ou comme des circuits réactifs compensant les caractéristiques de la voie, afin d'améliorer la transmission. Les capteurs décrits jusqu a maintenant sont branchés en parallèle sur la voie et constituent à la réception des capteurs de tension. Il est bien évident cependant que l'on pourrait également utiliser à la place des capteurs de type connu, sensibles à l'intensité du courant circulant dans la voie. On notera également que par suite de la symétrie du dispositif de localisation selon l'invention, il est possible de permuter les coupleurs d'émission et de réception, ainsi que le sens de l'exploration cyclique, ce qui permet de l'utiliser pour des trains circulant dans les deux sens sur une voie unique, ou simplement à contre-sens, comme cela se produit souvent dans les terminus de lignes ou dans les régions d'aiguilles. Enfin, il va de soi qu'un tel dispositif de localisation est également applicable aux véhicules ne circulant pas sur une véritable voie de chemin de fer, comme par exemple les véhicules du type aérotrain. Les rails peuvent en effet etre remplacés par un câble bifilaire, disposé le long de la voie mais n'ayant aucun contact direct avec le véhicule considéré. C'est alors la masse métallique du véhicule qui provoque à son passage une modification des caractéristiques de transmission le long du cable, contre le ferait un essieu shunteur sur une voie de chemin de fer, à condition bien entendu que la fréquence du signal envoyé dans le câble soit suffisamment élevée. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour localiser des véhicules guidés le long d'une voie, notamment des véhicules de chemin de fer, caractérisé en ce qu'il consiste à explorer de façon cyclique des portions successives de la voie, lesdites portions successives se chevauchant partiellement dans l'espace et constituant chacune un circuit de voie élémentaire au moment de leur exploration cyclique. 2.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une suite de coupleurs répartis le long de la voie et susceptibles de jouer successivement et indifféremment le rôle d'émetteur, de récepteur et de court-circuit afin de constituer des circuits de voie élémentaires se chevauchant dans l'espace, des moyens pour commander sélectivement et de façon cyclique le changement d'état de ces coupleurs, des moyens d'émission et de réception susceptibles d'etre reliés respectivement au coupleur jouant le rôle d'émetteur et au coupleur jouant le rôle de récepteur dans le circuit de voie élémentaire constitué à un moment donné pour ltexplo- ration de la portion de voie correspondante, et des moyens de traitement des informations reçues des circuits de voie successifs. 3.- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la portion de voie explorée à un moment donné comprend un coupleur à l'état de court-circuit à chacune de ses extrémités et entre ceux-ci, au moins un coupleur à l'état d'émetteur et un coupleur à l'état de récepteur. 4.- Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la voie est divisée en une succession de zones et en ce qu'il est prévu, pour chaque zone , un poste central comprenant à la fois les moyens de commande des coupleurs, les moyens d'émission et les moyens de réception, ainsi que les moyens de traitement des informations reçues. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le poste central comprend en outre un circuit logique avec une mémoire qui s'incrémente à chaque signal reçu par les moyens de réception, ainsi que des moyens pour coder le signal émis par les moyens d'émission en fonction de l'état de ladite mémoire.