Brevet FR2381422A1 — publié le 19780915

L'invention concerne un système de radiocommunications pour des ondes électromagnétiques très courtes, en vue de la transmission, sélective du point de vue de la position, d'informations spécifiques du point de vue de la position pour des véhicules, qui se déplacent en suivant des voies de déplacement déterminées, notamment des voies de trafic ferroviaires, et dans lequel les dispositifs émetteurs pour les informations spécifiques du point de vue de la position sont disposés à des distances prédéterminées le long de la voie et dans lequel la transmission des informations aux véhicules s'effectue lors du passage devant les dispositifs émetteurs. Des dispositifs pour déterminer la position instantanée d'un véhicule au moyen d'une transmission sans fil, sur des véhicules se déplaçant le long de sections de voies prédéterminées, sont connus depuis longtemps dans le domaine du trafic ferroviaire. Comme l'indique par exemple le brevet allemand nO 1 106 794, il est connu d'obtenir les informations spécifiques du point de vue de la position, par l'intermédiaire de boucles de ligne disposées le long de la voie et qui sont accouplées inductivement à un dispositif émetteur/récepteur du véhicule.Le décompte, nécessaire dans le cas de ces dispositifs connus, des points de marquage successifs des boucles de conducteurs implique cependant, en ce qui concerne de possibles perturbations ou parasites, une dépense supplémentaire élevée en dispositifs auxiliaires, lorsque le degré nécessaire de sécurité de fonctionnement doit être garanti dans tous les cas. La demande de brevet allemand publiée sous le NO 21 24 089 a déjà fait connaitre un dispositif pour transmettre d'informations spécifiques du point de vue de la position, qui n'utilisent pas de dispositifs de comptage, dans le domaine du trafic ferroviaire. Les véhicules sur rails sont équipés d'un appareil de lecture constitué sous la forme d'un émetteur et d'un récepteur et qui interroge des appareils répondeurs passifs disposés à des distances prédéterminées le long de la voie et contenant l'information désirée, lors de leur passage devant ces appareils. L'utilisation économique de réseaux de voies fer rées existantes pour le trafic, notamment en ce qui concerne des vitesses élevées de déplacement et une sécurité de fonctionnement améliorée, implique un échange de données et de signaux entre les véhicules et les dispositifs de voie fixes, dont l'ampleur augmente en permanence avec l'intensité du trafic. Ici on pense non seulement au trafic ferroviaire, mais également à la régulation automatique du trafic, certainement nécessaire dans le futur, sur des voies rapides et des autoroutes à grande fréquentation. La présente invention a pour but d'indiquer pour un système de radiocommunications du type décrit plus haut une autre solution qui permet notamment une densité, nettement plus élevée que dans le cas du dispositif connu de ce type, du flux d'informations sélectif du point de vue de la position. A partir d'un système de radiocommunications pour des ondes électromagnétiques très courtes, en vue de la transmission, sélective du point de vue de la position, d'informations spécifiques du point de vue de la position pour des véhicules, qui se déplacent en suivant des voies de déplacement Dréde- terminées et notamment suivant des voies de trafic ferroviaires, et dans lequel les dispositifs émetteurs pour les informations spécifiques du point de vue de la position sont disposés à des distances prédéterminées le long de la voie et dans lequel la transmission des informations aux véhicules s'effectue lors du passage devant les dispositifs émetteurs, ce problème est résolu conformement à l'invention gr ce au fait que les dispositifs émetteurs sont des dispositifs modulés à micro-ondes, comportant des antennes à faisceau serré transversaler;ient à la direction dé déplacement des véhicules et que lesdits véhicules comportent des dispositifs récepteurs qui sont équipés de respectivement deux antennes directives disposées en sens opposé et transversalement par rapport à la direction de déplacement. L'invention part du fait qu'au moyen de dispositifs émetteurs à micro-ondes actifs, disposés le long de la voie devant être parcourue et ce à des intervalles prédéterminés, la quantité d'informations devant être transmise et relative à un véhicule précédent peut être nettement accrue par rapport aux systèmes de radiocommunications connus de ce type. En outre la fréquence élevée utilisée fournit la possibilité de réaliser les dispositifs émetteurs à micro-ondes avec de faibles dimensions, pour une dépense technique relativement faible, et ce avec une focalisation élevée du faisceau de l'antenne émettrice. Ceci présente simultanément l'avantage que les informations, qui sont spécifiques du point de vue de la position et qui sont transmises au véhicule, possèdent une précision élevée correspondante quant à la position. Suivant une forme de réalisation préférée, les dispositifs émetteurs à micro-ondes sont conçus pour la plage s'étendant de 10 à 40 GHz. En ce qui concerne des adaptations futures du système à l'intensitS croissante du trafic, il est judicieux d'associer aux dispositifs de modulation des dispositifs émetteurs à micro-ondes une mémoire effaçable contenant les informations associées spécifiques du point de vue de la position et au moyen de laquelle on peut régler d distance le contenu de l'information sélective du point de vue de la position. Cependant il suffirait dans de nombreux cas que les mémoires des disposés tifs de modulation des dispositifs émetteurs à micro-ondes soient des mémoires fixes ou mortes. Des informations spécifiques du point de vue de la position doivent contenir également, dans le cas de sections de voies comportant des voies routières ou des voies ferrées parallèles entre elles, l'information concernant la voie routière ou la voie ferrée sur laquelle se situe le véhicule qui est déjà passé devant les dispositifs émetteurs à micro-ondes.Etant donné que cette information ne peut pas être mémorisée directement, mais doit être dérivée indirectement de critères appropriés, il est nécessaire de créer les conditions nécessaires pour de tels critères grâce à une disposition appropriée du dispositif émetteur à micro-ondes.- A ce sujet il est avantageux de prévoir des deux côtés du dispositif de la voie routière ou de la voie ferrée un dispositif émetteur à micro-ondes comportant des antennes orientées l'une vers l'autre A chaque couple de dispositifs émetteurs à micro-ondes est associé en commun un dispositif de modulation pour une modulation cohérente du point de vue de la phase.Alors les dispositifs récepteurs situés sur le véhicule comportent un dispositif exploitant la différence de phase des informations identiques, reçues des deux dispositifs émetteurs à micro-ondes lors du passage du véhicule devant eux, pour la détermination de la voie routière ou de la voie ferrée. Les sources de données des dispositifs émetteurs à-micro-ondes, fixes, auront mémorisé leurs informations en général dans une mémoire fixe. Une mémoire effaçable doit être préférée lorsque l'information doit être modifiée en fonction du temps. L'échange de l'information de la mémoire s'effectue alors de façon appropriée à partir d'un poste central avec lequel tous les dispositifs émetteurs à micro-ondes d'une section de voie sont individuellement en liaison. Selon une variante de l'invention, le système de radiocommunications convient de façon remarquable pour être intégré dans un système de radiocommunications déjà proposé pour la transmission d'informations entre des postes émetteurs/récepteurs se déplaçant sur des voies prédéterminées et des postes émetteurs/récepteurs disposés à des intervalles prédéterminés le long de ces voies et actifs dans les deux directions de déplacement sur les voies (brevet nO 77.28913).Dans le cas de ce système de radiocommunications proposé, les postes d'une voie sont en liaison avec un poste émetteur/récepteur central Les sections de voies entre les postes successifs constituant des postes principaux sont subdivisées par des postes intermédiaires, et les postes principaux sont réunis avec les postes intermédiaires, qui sont les plus proches en distance de ces postes principaux, pour former des sections de transmission Les postes intermédiaires ainsi que les postes principaux, qui leur sont associés, et les postes principaux constituent les postes opposés pour l'échange de signaux avec les postes mobiles. On utilise alors des fréquences différentes d'émission/ réception dans des sections de transmission contiguës. L'intégration de la présente invention au système de radiocommunications proposé peut être effectué avantageusement de telle manière que l'émetteur du poste émetteur/récepteur fixe constitue simultanément l'oscillateur micro-ondes pour le dispositif émetteur à micro-ondes et que le récepteur du poste émetteur/ récepteur situé sur le véhicule est réalisé simultanément de manière à recevoir les informations sélectives du point de vue de la position. A ce sujet il est avantageux d'appliquer ou d'imprimer en supplément à l'oscillation modulée de l'émetteur les informations, spécifiques du point de vue de la position, de la source de données du dispositif émetteur à micro-ondes, en utilisant une modulation orthogonale à la modulation déjà existante. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement aux dessins annexés une forme de réalisation du système conforme à l'invention. La figure 1 représente schématiquement le système de radiocommunications conforme à l'invention La figure 2 représente l'extension du système de radiocommunications de la figure 1 pour des sections de voies comportant plus d'une voie routière ou d'une voie ferrée. La figure 3 représente schématiquement l'intégration du système de radiocommunications des figures 1 et 2 dans un système de radiocommunications déjà proposé. La figure 4 représente la disposition réciproque spatiale d'un dispositif récepteur situé sur le véhicule et d'un dispositif émetteur fixe, dans le cas d'un système de radiocommunications conforme à l'invention. Le système de radiocommunications représenté schématiquement sur la figure 1 représente un véhicule Fa qui se déplace sur la voie Si. Dans le véhicule Fa et de préférence sur son toit sont disposés deux récepteurs El et E2 comportant les antennes Ael et Ae2 et qui comportent chacun un détecteur D et un amplificateur V situé du côté sortie. En série et en aval de l'amplificateur V est branché un circuit d'affichage et d'évaluation AA. A une faible distance de la voie Si et le long de cette voie sont disposés des dispositifs émetteurs à micro-ondes S qui sont constitués chacun par 1'oscillateur micro-ondes 0, la source de données Q munie d'une mémoire de données, le modulateur M et l'antenne émettrice As. Alors l'oscillation produite par l'oscillateur micro-ondes dans le modulateur M est modulée par les signaux de la source de données Q.Le système de radiocommunications fonctionne dans la plage comprise entre 10 et 40 GHz. Le dispositif émetteur à microondes émet le rayonnement micro-ondes modulé selon un faisceau étroit ou serré transversalement par rapport à la direction de déplacement du véhicule Fa, en sorte que son dispositif récepteur reçoit exactement l'information spécifique du point de vue de la position, au point marqué par le dispositif micro-ondes S.La forme de réalisation double du dispositif récepteur sur le véhicule avec l'ensemble de l'antenne réceptrice Ael du récepteur El et de l'antenne Ae2 du récepteur E2 suivant les directions opposées transversalement par rapport à la direction de déplacement fournit une simple redondance qui rend le véhicule Fa indépendant du côté, suivant la direction de déplacement le long de la voie, sur lequel les dispositifs émetteurs à microondes sont disposés La figure 2 représente une variante du système de radiocommunications de la figure 1 dans le cas où deux ou un plus grand nombre de voles de déplacement parallèles entre elles sont présentes,et il est par conséquent important pour le véhicule Fa de pouvoir déterminer à tout moment sur laquelle des trois voies, ici représentées, SiA, Si2 et si3, il se trouve.Le dispositif émetteur à micro-ondes est constitué ici par deux dispositifs S1 et S2 qui sont disposés sur des côtés opposés de l'ensemble des voies. Ici simplement le dispositif émetteur à micro-ondes S1 comporte la source de données Q qui possède une seconde sortie pour l'entrée du modulateur du dispositif émetteur à micro-ondes S2. Afin d'obtenir une modulation en phase de l'oscillation des oscillateurs micro-ondes O dans les deux dispositifs émetteurs à micro-ondes S1 et S2, on a placé dans la voie de liaison de la source de données Q, qui est associée dans l'espace au dispositif émetteur à micro-ondes S1, au modulateur M, la ligne à retard t qui compense le temps de transit de la ligne de jonction de la source de données Q au modulateur M du dispositif émetteur à micro-ondés S2.La redondance pour ainsi dire présente du dispositif récepteur situé sur le véhicule et constituée sous la forme des récepteurs El et E2 est ici réalisée simultanément pour la détermination de la voie empruntée, grâce au fait que les deux récepteurs sont reliés entre eux, du côté sortie, par l'intermédiaire d'un ,circuit à coîncidende K, qui est relié pour sa part, du côté sortie, au dispositif déjà mentionné d'affichage et d'évaluation.La différence de phase déterminée par l'intermédiaire du circuit à coincidence K pour la réception des informations identiques émises par les dispositifs émetteurs à micro-ondes S1 et S2, au niveau des antennes Ael et Axe2, est évaluée dans le dispositif d'affichage et d'évaluation AA en vue de la détermination de la voie empruntée. La figure 3 représente, le long de la voie Si, un système de radiocommunications subdivisé en sections de transmission UA. Chaque section de transmission comporte un poste principal S/F, les différents postes principaux S/E se succédant le long de la voie à une distance moyenne d'environ 10 km.A chaque poste principal S/E sont associés des postes intermédiaires S/E qui reçoivent respectivement de la part du poste principal S/E leurs informations, devant être émises, par l'intermédiaire du canal de liaison VK et qui délivrent, par l'intermédiaire du même câble, également les informations, reçues du véhicule Fa, aucpostes principaux SLE. Tous les postes intermédiaires S/E associés au poste principal S/E sont branchés à cet effet, par leurs raccords de sortie, en parallèle avec le raccord d'entrée du poste principal. I1 en va de même en ce qui concerne les raccords d'entrée des postes intermédiaires et le raccord de sortie du poste principal.Les postes principaux S/E sont pour leur part à nouveau reliés au poste cer.tral ZS, auquel les postes principaux retransmettent les signaux du véhicule, reçus directement ou bien par 1 intermédiaire des postes intermédiaires qui leur sont associés. Le flux d'informations en sens inverse s'effectue de la même façon à partir du poste central ZS, par l'intermédiaire des postes principaux S/E et des postes intermédiaires S/E. Comme le montre un poste intermédiaire S/E représenté de façon plus détaillée sur la partie gauche de la figure 3, un tel poste intermédiaire est constitué par l'émetteur So, par le récepteur Eo, par le modulateur M et par la source de données Q. Comme cela a déjà été indiqué sur les figures 1 et 2, le modulateur M alimente, du côté sortie, l'antenne émettrice As qui est orientée, par son axe de rayonnement principal, perpendiculaire- ment à la direction de déplacement du véhicule Fa. Les antennes émettrices/réceptrices Ao des postes principaux et des postes intermédiaires sont au contraire orientées suivant la direction de déplacement. L'intégration des dispositif émetteurs micro-ondes S de la figure 1 dans les postes principaux et les postes in termédiaires du système de radiocommunications de la figure 3 a pour avantage que l'oscillateur micro-ondes de l'émetteur So peut être utilisé simultanément en tant que support pour l'in- formation sélective du point de vue de la position.Lorsque, à cet effet, en raison de la constitution particulière du point de vue de la technique des circuits, l'oscillation déjà modulée de l'oscillateur micro-ondes de l'émetteur So se présente2 ceci n'entraîne aucune difficulté dans la mesure où l'information de la source de données Q, qui doit moduler l'oscillation déjà modulée, peut être appliquée au moyen d'une modulation ortho- gonale à la première modulation. La figure 4 montre une coupe d'une ligne ferroviaire à deux voies, comportant le soubassement des voies GK, les deux voies Sil et Si2, le pylone de ligne aérienne OM pour la caténaire êt comportant le système de suspension OL, et le véhicule Fa monté sur les rails de la voie Si, une locomotive qui est reliée de façon conductrice par l'intermédiaire de son pantographe SA à la caténaire suspendue au système de suspension OL fixé au pylône OM. Le dispositif récepteur comportant les récepteurs El et E2 est disposé sur le toit de la locomotive, tandis que le dispositif émetteur micro-ondes S est fixé au niveau du toit de la locomotive sur le pylône OM de support de la caténaire. Le dispositif émetteur micro-ondes S de la figure 4 peut être intégré, conformément à la figure 3, dans un poste principal ou bien dans un poste intermédiaire. Ceci ne change rien à la disposition représentée sur la figure ; le poste fixé sur le pylône OM comporte encore simplement en supplément des antennes directives dont les axes principaux sont orientés le long de la voie. REVENDICATIONS 1) Système de radiocommunications pour des ondes électromagnétiques très courtes, en vue de la transmission, sélective du point de vue de la position, d'informations spécifiques du point de vue de la position pour des véhicules, qui se déplacent en suivant des voies de déplacement déterminées, notamment des voies de trafic ferroviaires, et dans lequel les dispositifs émetteurs pour les informations spécifiques du point de vue de la position sont disposés à des distances prédéterminées le long de la voie et dans lequel la transmission des informations aux véhicules s'effectue lors du passage devant les dispositifs émetteurs, caractérisé par le fait que les dispositifs émetteurs sont des dispositifs émetteurs à micro-ondes modulés (S, S1, S2) comportant des antennes (As, Asl, As2) à faisceau serré et orientés transversalement par rapport à la direction de déplacement des véhicules (Fa), et que les véhicules comportent des dispositifs récepteurs (El, E2) qui sont équipés de respectivement deux antennes directives (Ael, Ae2) disposées en sens opposé et transversalement par rapport à la direction de déplacement. 2) Système de radiocommunications suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les dispositifs émetteurs à micro-ondes (S, S1, S2) sont conçus pour la plage de fréquences s'étendant de 10 à 40 GHz. 3) Système de radiocommunications suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les disposés tifs émetteurs à micro-ondes (S, S1) comportent une mémoire effaçable contenant les informations associées spécifiques du point de vue de la position et à l'aide de laquelle le contenu de l'information sélective du point de vue de la position peut être réglé à distance. 4) Système de radiocommunications suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que les mémoires des dispositifs de modulation des dispositifs émetteurs à micro-ondes (S, S1) sont des mémoires fixes. 5) Système de radiocommunications suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que dans le cas de sections de voies comportant deux ou un plus grand nombre de voies routières ou de voies ferrées (Sil, Si2, Si3) parallèles les unes aux autres, il est prévu respectivement des deux côtés de l'ensemble des voies routières et des voies ferrées, un dispositif émetteur à micro-ondes (S1, S2) comportant des antennes (Asl, As2) orientées l'une vers l'autre et qu'en outre à chaque couple de dispositifs émetteurs à micro-ondes est associée en commun une source de signaux de modulation pour une modulation cohérente du point de vue de la phase et que les dispositifs récepteurs (El, E2), situés sur le véhicule, comportent un dispositif (K, AA) évaluant la différence de phase des informations identiques, reçues des deux dispositifs émetteurs à micro-ondes lors du passage du véhicule devant ces derniers, pour la détermination de la voie routière ou de la voie ferrée. 63 Système de radiocommunications suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il est intégré dans un système de radiocommunications pour la trans miston d'informations entre des véhicules, qui se déplacent sur des voies prédéterminées et qui comportent des postes émetteurs/ récepteurs, et des postes émetteurs/récepteurs disposés à des distances prédéterminées le long de ces voies et actifs dans les deux directions des voies, et dans lequel les postes d'une voie sont reliés à un-poste émetteur/récepteur central, et dans lequel en outre les sections de voies situées entre des postes successifs constituant des postes principaux (S/E) sont subdivisées par des postes intermédiaires (S/E), tandis que les postes principaux sont réunis aux postes intermédiaires, situés les plus proches d'eux, pour former des sections de transition (tua), et dans lequel en outre les postes intermédiaires avec les postes principaux, qui y sont associés, et les postes principaux constituent les postes opposés pour l'échange des signaux avec les postes émetteurs/récepteurs des véhicules, et dans lequel on utilise, dans des sections contiguës de transmission, des fréquences différentes d'émission/réception de telle manière que l'émetteur (So) des postes émetteurs/récepteurs fixes (S/E, S/E) constitue simultanément l'oscillateur d'émission pour le dispositif émetteur à micro-ondes et que le récepteur du poste émetteur/récepteur situé sur le véhicule est tonçu simultanément pour la réception de l'information sélective du point de vue de la position 7) Système de radiocommunications suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que les informations,spécifiques du point de vue de la position, de la source de données (Q) du dispositif émetteur à micro-ondes sont imprimées en supplément à l'oscillation modulée de l'émetteur (So), en utilisant une modulation orthogonale à la modulation déjà présente.