Brevet FR2534863A1 — publié le 19840427

Système d'information de sécurité pour applications ferroviaires La présente invention concerne un système d'information de secu- rité pour applications ferroviaires notamment un système de transmission des informations dont la probabilité d'erreur est pratiquement aussi faible qu'on le désire, ce qui permet son utilisation dans le domaine des transports sur rail qui exige des normes de sécurité très élevées. Jusqu'à présent, pour transmettre des informations de sécurité par exemple par la voie, entre le poste central d'aiguillage et de régulation et le train, du genre consignes de vitesse, ou des informations de la position d'un aiguillage au sol vers le poste central, il était utilisé des courants modulés soit en amplitude, soit en fréquence, soit par impulsions, soit par déviation de fréquence comme c'est le cas des procédés les plus modernes. Cependant, l'inconvénient des transmissions, particulièrement des transmissions numériques par tout ou rien, provient des interférences entre les signaux transmis et les parasites éventuels. Un seul parasite peut être la#cause d'un changement d'état d'un bit ce qui provoque, dans le cas où il représente à lui seul une information, l'information opposée pouvant conduire à des accidents lrrémédiables dans le domaine ferroviaire. Le système selon la présente invention remédie à l'inconvénient précité. En effet, dans celui-ci la probabilité d'erreur est réduite dans des proportions notables et l'information peut être transmise par n'importe lequel des moyens existants de transmission de messages binaires. Il I1 en résulte que dans le domaine ferroviaire, les problèmes à résoudre sont ceux de la sécurité de transmission, sécurité obtenue évidemment au détriment de la vitesse de transmission, en notant toutefois que ce dernier facteur est moins important que le premier et peut demeurer dans des limites acceptables. La présente invention a pour objet# un système d'information de sécurité pour applications ferroviaires caractérisé en ce qu'il comporte un codage des informations sous la forme de séries binaires pseudoaléatoires, une série et une seule étant affectée à chaque information. Selon une particularité de l'invention, un générateur de code cyclique à l'émission comporte des modulos à OU EXCLUSIF branchés aux sorties des étages d'un registre à décalage incréments par une horloge, de telle sorte que le choix des étages est prédéterminé selon les informations à coder et que à chaque information correspond un branchement particulier. Selon une autre particularité de 11 invention, une pluralité de générateurs de codes cycliques à la reception constitué de registres identiques à celui de ltémission comporte des modulos à OU EXCLUSIF branchés de telle sorte que dans un premier registre les modulos sont branchés aux étages selon la configuration d'un premier branchement particulier à la première information et que dans un deuxième registre les modulos sont branchés aux étages selon la configuration d'un deuxième branchement particulier à la deuxième information et que les informations numériques des séries pseudo-aléatoires attaquent à la fois une pluralité de comparateurs comparant pour chacun d'eux avec les sorties des modulos correspondant au premier ou au deuxième registre. Selon une autre particularité de l'invention, après chaque comparateur est disposé un temporisateur à l'attraction actionnant un relais apte à déclencher une signalisation et dont le retard de temporisation est variable et permet de diminuer la probabilité d'erreur du système. En se référant aux figures schématiques 1 à 5 ci-jointes, on va décrire ci-après un exemple de mise en oeuvre de la présente invention, exemple donné à titre purement illustratif et nullement limitatif. La figure 1 représente un schéma de principe d'un générateur de codes cycliques à l'émission commandé par une information entre N informations. La figure 2 représente un contact actionné par un aiguillage dont la voie est déviée. La figure 3 représente un autre contact actionné par un aiguillage dont la voie est directe. La figure 4 représente un schéma de principe de générateurs de codes cycliques à la réception commandant les diverses signalisations de sécurité. La figure 5 représente un schéma de principe d'un comparateur appartenant à la figure 4. La système d'information utilisé pour des applications ferroviaires consiste à générer une série pseudo-aléatoire affectée pour chacune des informations à transmettre, cette série de bits établie selon une loi connue et ayant une longueur répétée périodiquement, engendrée par un générateur de codes cycliques à ltémission bien connu en technique de transmission d'informations binaires et étant reçue après transmission dans un générateur à la réception utilisant le même code que celui des genérateurs à l'émission, ce générateur prédisant en permanence la nature du prochain bit à recevoir. On voit sur la figure 1 un ensemble d'émission constitué d'un registre à décalage 10 de longueur n = 8 à titre d'exemple. Les étages 1, 2, 3...7, 8 du registre 10 sont incrémentés par une horloge 11 dont la période commande l'avance du registre. Le bit introduit à entrée 12 du registre 10 pour chaque période de celui-ci est obtenu par addition modulo 2 au moyen de trois OU EXCLUSIF 13, 14, 15 dans cet exemple, de quatre étages du registre 10 dont trois sont variables et dont un, l'étage 8 est permanent. Le choix du groupe des trois étages variables permet d'obtenir des séries différentes à la sortie 16 du registre 10. Ce choix est obtenu par un ensemble classique de portes 17 commutant respectivement les entrées 131, 141, 151 des OU EXCLUSIF 13, 14, 15 avec les différents étages tels que sur information Ai les étages 1, 2 et 7 sont reliés aux entrées 131, 141, 151 et que sur information A2 les étages 1, 3 et 5 sont relies a ces entrées et que sur information AN les étages 4, 5 et 6 sont reliés à ces entrées. Le bit présent à la sortie 16 du registre 10 à chaque période de l'horloge 11 constitue la suite de l'une des séries binaires pseudoaléatoires en cours de génération. Un tel dispositif engendre pour une longueur n du registre à décalage 10 et certaines combinaisons des modulos à OU EXCLUSIF une série binaire périodique linéaire de longueur 2n - 1 bits. La théorie des polynômes montre en effet que si l'on considère les nombres binaires de n bits contenus à chaque instant dans le registre à décalage 10, tous les nombres possibles à l'exception de O. .0#apparaissent successivement une fois et une seule à chaque période de la série dans un ordre qui est fonction du nombre et de l'emplacement des modulos. De ce fait si l'on connaît la longueur n du registre à décalage 10, le nombre et l'emplacement de ses modulos et le nombre qu'il contient à un instant donné peut-on prévoir ses contenus successifs futurs et donc la série émise. Par exemple avec les combinaisons de exemple et un registre de longueur n - 8 la longueur maximale d'une série est de 255 mots, chaque série ayant une structure qui lui est propre. Une plus grande longueur de registre permet d'augmenter le nombre des séries maximales donc des combinaisons et par conséquent des informations à coder puisqu'# chaque information correspond une série différente. La sortie 16 du registre 10 communique avec un interface de transmission 18 qui peut être un émetteur de transmission de données, de tous types de modulation utilisant des moyens de liaison 19 tels que câbles, voie hertzienne, fibres optiques ou analogues avec des récepteurs de la figure 4. Sur les figures 2 et 3 on voit des aiguillages 20 et 21 de voie ferrée respectivement en position voie déviée et voie directe. Le déplacement des aiguilles de place soit le contact 22 soit le contact 23 dans le circuit électrique du contacteur 24 fermant ainsi soit la branche Ai soit la branche A2 du circuit électrique. Il en résulte que l'aiguille dans la position voie déviée (figure 2) envoie une information Ai sur les portes 17 de la figure 1 et que l'aiguille dans la position voie directe (figure 3) envoie une information A2 sur les portes 17 de la figure 1 ce qui par la commutation des modulos permet d'envoyer soit la série obtenue par les OU EXCLUSIF 1, 2, 7, 8 soit la série obtenue par les OU EXCLUSIFS 1, 3, 5, 8. On constate que le dispositif permet de choisir une série entre N séries soit une information entre N informations ce qui peut se présenter dans la commande des trains nécessitant une pluralité d'informations différentes alors que dans l'exemple des aiguillages deux informations différentes, seulement, sont suffisantes pour rendre compte de la position de l'aiguillage. Sur la figure 4 on voit le récepteur, lequel est disposé soit à bord du train soit au sol au poste d'aiguillage. Les moyens de liaisons 19 tel que décrits en relation avec la figure 1 pénètrent dans un interface de transmission 25 apte à coopérer en réception avec l'interface de transmission 18, émetteur. La réception de la figure 4 est apte à décoder les séries émises à l'émission par le dispositif de la figure 1 et permet d'identifier la série émise au furet à mesure de sa réception. Le récepteur est constitué d'une pluralité de registres à décalage 100, 200...,- NOO de même longueur et identiques au registre à décalage 10 et dont l'avance est commandée par une horloge 110 synchronisée par les tops transmis par les moyens de liaison 19.Chacun des registres à décalage 100, 200,...NOO comporte le même nombre de modulos 300, 400, 500 mais disposés différemment de telle sorte que leur emplacement sur le registre 100 correspond #à des connexions aux étages 1, 2, 7, 8 du registre 100 (information Ai) et pour le registre 200 correspond à des connexions aux étages 1, 3, 5, 8 du registre 200 (information A2) et ainsi de suite jusqu'à NOO. Les bits des séries transmises par les moyens de liaison 19 sont introduits aux entrées 26, 27 etc. des registres 100, 200, NOO dont ils commandent simultanément l'avance. La théorie des polynômes montre que, après une période de synchronisation de durée au plus égale à n bits (n étant la longueur des registres), le bit existant à l'une des sorties 28 ou 29 des modulos 300, 400, 500 est le même que celui qui sera reçu à la période suivante de l'horloge 11 du générateur. Cette égalité est contrôlée par une pluralité de comparateurs numériques 30, 31 etc. comparant les bits appliqués aux entrées 26, 27 des registres 100, 200 à ceux des sorties 28, 29 des modulos. Lorsque les bits d'entrée 26, 27 et de sortie 28, 29 sont 1 et 1 ou O et O l'un des comparateurs 30, 31 délivre l'état 1 à sa sortie 32, 33 qui signifie que la comparaison est correcte. La comparaison est incorrecte, o'est-à-dire le comparateur 30 ou 31 délivre l'état 0 lorsque les bits d'entrée 26, 27 et de sortie 28, 29 sont respectivement 1 et O ou O et 1. Un exemple de réalisation d'un comparateur 30 ou 31 ayant ces propriétés est représenté à la figure 5. L'entrée 26 et la sortie 28 attaquent chacune un inverseur 34, 35 puis des portes ET 36, 37, dont les sorties sont reliées aux entrées d'une porte OU 38. Dans une première réalisation des dispositifs de comptage et d'authentification 39, 40 sont disposés à la suite des comparateurs 30 et 31 les comparaissons correctes incrémentant un compteur qui est remis à 0 chaque fois que la comparaison est incorrecte. La sortie 41 ou 42 du compteur n'est excitée identifiant ainsi la série reçue et l'information correspondante que si le contenu des compteurs 39, 40 est au moins égal à m. Dans ce cas, un calcul pessimiste montre que la probabilité d'erreur d'identification de la série reçue est de 1J2m-n soit environ 6.10 8 pour m = 32 et n = 8 comme dans les exemples cités. Dans un deuxième mode de réalisation plus spécialement destiné aux chemins de fer, les dispositifs 39, 40 sont réalisés en sécurité intrinsèque au moyen d'un temporisateur à l'attraction. Le temporisateur à l'attraction provoque un certain retard à l'attraction. On peut régler cette temporisation à 3, 2 secondes par exemple ce qui pour une horloge délivrant 1 bit par dixième de seconde équivaut à 32 comparaisons successives. De plus, si au deuxième bit par exemple il y a une comparaison incorrecte, le tempo#risateur à l'attraction est désarmé et sera prêt de nouveau à compter les 32 comparaisons successives. Si toutes les 32 comparaisons successives sont correctes le temporisateur 39 ou 40 va exciter un relais 43 ou 44 qui attire au- cas où l'information est correcte un contact 45 ou 46 ayant pour effet entre autres d'allumer un voyant 47 ou 48 signalant que l'aiguillage est tel que la voie est déviée ou que la voie est droite Les applications de la présente invention sont du domaine des transports ferroviaires. REVENDICATIONS 1/ Système d'information de sécurité pour applications ferroviaires caractérisé en ce qu'il comporte un codage des informations sous la forme de séries binaires pseudo-aléa;toires, une série et une seule étant affectée à chaque information. 2/ Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un générateur de code cyclique à l'émission comporte des modulos à OU EXCLUSIF (13, 14, 15) #ranchés aux sorties des étages (1, 2...8)~d'un registre à décalage (10) incrémenté par une horloge (11), de telle sorte que le choix des étages (1, 2...8) est prédéterminé selon les informations (Ai, A2, AN) à coder et que à chaque information (Ai, A2, AN) correspond un branchement particulier. 3/ Système selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'une pluralité de générateurs de codes cycliques à la réception constitué de registres -(100, 200, NOO) identiques à celui (10) de l'émission comporte des modulos (300, 400, 500) à OU EXCLUSIF branchés de telle sorte que dans un premier registre (100) les modulos (300, 400, 500) sont branchés aux étages (1, 2, 7, 8) selon la configuration dvun premier branchement particulier à la première information ( 1) et que dans un deuxième registre (200) les modulos (300, 1100, 500) sont branchés aux étages (1, 3, 5, 8), selon la configuration d'un deuxième branchement particulier à la deuxième information (A2) et que les informations numériques des séries pseudo-aléatoires attaquent à la fois une pluralité de comparateurs (30, 31) comparant pour chacun d'eux avec les sorties (28, 29) des modulos correspondant au premier (100) ou au deuxLème(200) registre. 4/ Système selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'après chaque comparateur (30, 31) est disposé un temporisateur (30, 40) à l'attraction actionnant un relais (43, 44) apte à déclencher une signalisation (47, 48) et dont le retard de temporisation est variable et permet de diminuer la probabilité d'erreur du système. 5/ Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est utilisé dans la signalisation des aiguillages (20, 21) de voie ferrée.