Brevet FR2530568A1 — publié le 19840127

"PROCEDE ET DISPOSITIF DE RECONNAISSANCE ET DE CONTROLE DE POSITION POUR VEHICULES DE TRANSPORT" La présente invention concerne un procédé et un dispositif de reconnaissance et de contrôle de position pour véhicules de transport, circulant en site propre ou non, mais de toute façon appelés à suivre un itinéraire déterminé à l'avance, avec des arrêts eux aussi en principe prédéterminés Ce procédé et ce dispositif permettent notamment à un véhicule de se localiser sur un parcours donné et d'identifier ses arrêts de service dans un système de transport en commun, les arrêts étant appelés "station", "gare" ou "arrêt de bus" selon qu'il s'agisse d'une ligne de métropolitain/tramway, de chemin de fer ou d'autobus/trol- leybus. Jusqu'à présent la reconnaissance d'un arrêt, ou d'un point singulier autre qu'un arrêt, pour ces genres de véhicules de transport en commun, était réalisée à l'aide d'un système séquentiel initialisé en un point de la ligne et incrémenté, le long du parcours suivi, par des équipements prévus au sol (balises de type électromagnétique, magnétique, radio, optique, boucles électromagnétiques, etc) et/ou par une ou plusieurs informations internes au véhicule (action du conducteur, ouverture de porte, etc). Ces dispositifs existants présentent un certain nombre d'incon- vénients En cas de panne sur les équipements au sol, le système devient inactif sur tous les véhicules de la ligne. Une exploitation partielle de la ligne, ou excluant des arrêts, désoriente totalement ces systèmes. La présente invention remédie à ces inconvénients en fournissant un procédé qui permet aux équipements ayant besoin de l'information de position ou de station de connaître en permanence et de manière sûre la position du véhicule sur la ligne, sans intervention humaine et sans équipements au sole A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de reconnaissance et de contrôle de position pour véhicules de transport qui consiste essen- tiellement à mesurer la distance parcourue par le véhicule entre deux arrêts consécutifs, et à analyser automatiquement les mesures de distance effectuées en les comparant avec les valeurs mises en mémoire des distances entre stations consécutives de la ligne parcourue par le véhi- cule, le résultat de la comparaison permettant de déduire la station à laquelle se trouve le véhicule. L'invention est fondamentalement basée sur le fait que les distan- ces entre stations consécutives, ou "interstations", sont en règle générale d'inégales longueurs sur une ligne de transport en commun, et que l'en- semble du trajet avec arrêts effectué par un véhicule de transport en commun se définit entièrement par une suite unique et caractéristique de distances qui peut être mise en mémoire sous forme de tableau. Ainsi, les distances mesurées entre deux arrêts consécutifs étant compa- rées aux valeurs inscrites dans le tableau, le système établira la concor- dance entre une distance parcourue entre deux arrêts et une interstation donnée,, et il en déduira la station o se trouve le véhicule. Pour reconnaître initialement sa position, le véhicule devra parcou- rir au moins une interstation Il parcourra éventuellement deux ou trois interstations, dans le cas de certaines applications avec des interstations égales ou avec certaines répétitions dans la série de distances mise en mémoire, et pour lesquelles une seule mesure conduit à un résultat indéterminé. Si le système doit être utilisé lors de la première interstation, on devra l'initialiser à l'aide d'un boutonpoussoir, d'un clavier, d'une balise, d'une indication du sens de marche, etc Même s'il est ainsi initialisé, le système de reconnaissance selon l'invention conserve tout son intérêt pour le contrôle de la position, car il tient compte des arrêts inopinés entre deux stations ainsi que des marches "haut-le-pied", c'est-à-dire avec arrêts sautes. La mise en mémoire des interstations et l'analyse des mesures de distance effectuées se font, avantageusement, non seulement en valeurs absolues mais aussi en valeurs relatives, autrement dit en déter- minant le rapport des interstations consécutives mesurées, et en compa- rant ce rapport avec les différents rapports d'interstations consécutives mis en mémoire En mettant ainsi en oeuvre le procédé de l'invention, on peut déterminer le coefficient correcteur d'usure des roues du véhi- cule pour s'en affranchir, ou d'erreur due à la chaîne de mesure de distance, et il devient aussi très facile d'effectuer des comparaisons en admettant une tolérance de 1 % par exemple, entre les valeurs résul- tant des distances mesurées et les valeurs théoriques mises en mémoire. Le système fonctionne, bien évidemment, de façon itérative de sorte que, si la position du véhicule n'a pas été reconnue, ou si cette position précédemment déterminée a été "perdues, pour une raison quelconque l'analyse est refaite jusqu'à ce que le véhicule reconnaisse sa position Ainsi conçu, le système permet une vérification permanente de la position du véhicule et de son propre fonctionnement. En combinant la reconnaissance des stations ou autres arrêts, et la mesure de distance parcourue après un arrêt qui a déjà été reconnu, le système selon l'invention permet, de plus, de connaître à tout moment la position très précise du véhicule sur la ligne. En mettant notamment à profit cette dernière particularité, le système peut être notamment utilisé, dans un réseau de métropolitain pour effectuer une annonce automatique des stations aux voya- yeurs transportés, en particulier une annonce faite à l'avance, par exem- pie 60 mètres avant l'arrivée en station, ce qui est facilement réalisable puisque la reconnaissance d'une station quelconque permet aussi, compte tenu des informations conservées en mémoire, de connaître la station suivante pour effectuer un contrôle continu de vitesse, en imposant par exemple des vitesses maximales sur les divers tronçons de la ligne; pour contrôler un système de conduite entièrement automatique du véhicule. Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, ne nécessitant pas obligatoirement d'équipements au sol mais pouvant au contraire être entièrement monté sur le véhicule, comprend des moyens de mesure de la distance parcourue par le véhicule, ces moyens étant reliés à un ensemble électronique incluant des moyens de mise en mémoire d'au moins deux distances mesurées entre des arrêts consécutifs du véhicule, une mémoire dans laquelle sont stockées les distances entre stations consécutives de la ligne parcourue par le véhicule, et une unité de calcul et de décision, reliée à un système utilisateur de la reconnaissance de position effectuée. Les moyens de mesure de la distance parcourue sont par exemple constitués par une roue phonique montée sur l'un des essieux du véhicule, et fournissant des impulsions dont l'intervalle correspond à une distance élémentaire déterminée Ces impulsions sont comptabilisées, et la distan- ce mesurée des deux premières interstations est ainsi déterminée et mise en mémoire L'unité de calcul et de décision établit le rapport de ces distances, et le compare avec les différents rapports en mémoire, pour en déduire la station à laquelle se trouve le véhicule Quant au système utilisateur de la reconnaissance de position effectuée, il est évidemment fonction de l'application envisagée: système d'annonce automatique des stations, système de contrôle continu de vitesse, système de conduite automatique. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représen- tant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce disposi- tif de reconnaissance et de contrôle de position pour véhicules de trans- port, et illustrant le fonctionnement de ce dispositif notamment dans le cas de son application à l'annonce automatique des stations Figure 1 est un schéma synoptique de ce dispositif de reconnais- sance et de contrôle de position; Figure 2 est un organigramme simplifié du fonctionnement du dispositif et de son exploitation pour l'annonce des stations Figure 3 est un diagramme représentant un tronçon de ligne de transport en commun, constituant un exemple numérique illustrant plus concrètement les possibilités du dispositif de reconnaissance selon i'inven- tion. Le dispositif de reconnaissance et de contrôle de position selon l'invention comprend, de façon obligatoire et comme montré très schéma- tiquement à la partie inférieure de la figure 1, des moyens ( 2) de mesure de la distance parcourue par le véhicule, ou par un ensemble de véhicules accouplés tel qu'une rame de métropolitain Ces moyens peuvent être constitués par une roue phonique, montée sur l'un des essieux du véhicule ou de l'ensemble de véhicules, et fournissant des impulsions dont chacune correspond, par exemple, à une distance élémentaire parcourue de 0,05 mètre Les moyens de mesure ( 2) sont reliés à une unité de calcul et de décision ( 3) appartenant à un ensemble -électronique ( 4), lequel com- prend encore une mémoire ( 5) reliée à l'unité de calcul et de décision ( 3) l Dans la mémoire ( 5) sont stockées sous forme de tableau les valeurs des distances successives entre stations de la ligne parcourue par le véhicule considéré. D'une manière facultative, l'ensemble électronique ( 4) peut encore recevoir, comme indiqué respectivement en ( 6,7 et 8): une information en provenance d'un équipement fixe, tel que boucle ou balise au sol une information en provenance de l'automatique interne du véhi- cule; une information en provenance de la cabine de con'duite du véhicu- le, et donnée par le conducteur à l'aide d'un clavier ou d'un bouton- poussoir (BP). Ces dispositions facultatives permettent d'initialiser le système, ou de lui fournir une information complémentaire telle que le sens de marche du véhicule ou son point de départ, ce qui peut faciliter ou accélérer le processus de reconnaissance de position, décrit ci-après en référence à l'organigramme de la figure 2. L'unité de calcul et de décision ( 3) est enfin reliée au système utilisateur ( 9), tel que système d'annonce automatique des stations. Après l'initialisation du système, les premières interstations sont mesurées par les moyens décrits précédemment Au moins les distances parcourues sur les deux premières interstations sont déterminées et mises en mémoire, et leur rapport est comparé avec les différents rap ports en mémoire sous forme de tableau Si le rapport des distances mesurées correspond à un rapport caractéristique stocké en mémoire, avec une tolérance de 1 % par exemple, les interstations déjà parcourues, donc la station à laquelle est parvenue le véhicule, sont reconnues. Les paramètres de correction d'usure des roues du véhicule, correspondant à une réduction de leur diamètre, sont également déterminés et mis en mémoire à cet instant. S'il n'y a pas concordance entre le rapport résultant des premières mesures de distance et l'un des rapports en mémoire, ou si l'on se trouve dans un cas d'indétermination, une nouvelle mesure de distance et une nouvelle comparaison sont effectuées, jusqu'à l'identification certaine de la position du véhicule sur la ligne parcourue. Après un arrêt à une station, et si cette station a été reconnue, les moyens de mesure de la distance parcourue sont remis à zéro, et la distance parcourue est donc mesurée et saisie à partir de la station considérée Cette distance parcourue est comparée avec une valeur égale à X-60, formule dans laquelle X représente la longueur en mètres de l'interstation qui est en train d'être parcourue Lorsqu'il y a égalité des deux valeurs comparées, donc lorsque le véhicule se trouve 60 mètres avant l'arrivée à la prochaine station, le système d'annonce automatique fait connaître cette station aux voyageurs transportés, sous la forme d'une annonce sonore (voix enregistrée ou reconstituée) et/ou d'une indication lumineuse. La saisie de la distance parcourue se poursuit, après l'annonce de la prochaine station, jusqu'à l'arrêt du véhicule. A chaque arrêt, le système vérifie si le véhicule est bien en station (avec la tolérance admise de 1 % par exemple sur la distance) Si ce contrôle fait apparaître une correspondance des distances, la mesure de distance est simplement remise à zéro, et le système continue de fonctionner comme décrit précédemment, en annonçant automatiquement la station suivante, 60 mètres avant l'arrivée à cette station S'il n'y a pas concordance, notamment en cas d'arrêt entre deux stations ou de "saut" d'une station, tout le programme de reconnaissance est repris à son début. Ainsi, le système effectue non seulement la reconnaissance de position du véhicule, mais encore il contrôle en permanence cette position en la retrouvant si elle a été "perdue", de sorte que les perturbations sont réduites au minimum pour le système utilisateur, tel que système d'annonce automatique des stations. La figure 3 représente partiellement une ligne de métropolitain dont les stations désignées par les lettres (A, B, C, etc) sont séparées par les distances indiquées à titre d'exemple et exprimées en mètres. Ainsi le tableau des distances mises en mémoire est le suivant 600 AB 420 BC 510 CD 420 DE 640 EF On suppose initialement qu'une rame, circulant sur la ligne dans le sens indiqué par la flèche, se trouve à l'arrêt à la station (B), et que le système n'a, à ce moment, pas encore reconnu la position de la rame. La première mesure de distance, effectuée entre les stations (B et C), donne un résultat de 423 m, qui entre dans la marge de tolérance de 420 m + 1 % Toutefois, malgré la concordance pouvant être alors constatée, la position de la rame reste indéterminée car l'interstation (DE) est elle aussi égale à 420 m. Une deuxième mesure de distance doit donc être effectuée entre les stations (C) et (D) Cette mesure donne un résultat de 514 m, qui entre dans la marge de tolérance de 514 m + 1 % La succession de valeurs mesurées est alors caractéristique de la position de la rame sur la li- gne: à l'arrivée à la station (D), le système reconnaît cette station. Le système détermine alors le coefficient correcteur d'usure des roues, à partir des rapports sensiblement égaux 423/420 ou 514/510. Sachant que la prochaine station (E) est distante de 420 m de la station (D=), le système mesure ensuite la distance parcourue après le départ de la station (D), et il compare cette distance -avec la valeur 420 60 = 360 m, pour détecter l'instant o la rame se trouve à 60 m de la station (E) Le nom de cette station (E), correspondant au prochain arrêt, est alors annoncé dans les compartiments à voyageurs Au moment de l'arrivée à la station (E), le comptage est remis à zéro L'interstation suivante (EF) représentant un parcours de 640 m, la station (F) sera annoncée lorsque la rame partie de la station (E) aura parcouru 640 60 = 580 m, et ainsi - de suite Si au cours de la première interstation parcourue la rame doit s'arrêter à 220 m de la station (B), donc entre les stations (B) et (C), les deux premières distances mesurées seront de 220 m et 200 m, ce qui ne correspond pas aux distances inscrites en mémoire, ni aux rapports entre ces distances La reconnaissance de position s'effectuera dans ce cas sur les interstations suivantes (CD) et (DE) Arrivée à la station (E), la rame reconnaîtra sa position et la station (F) pourra être annoncée m à l'avance. Pour la simplicité de l'explication on a jusqu' ici considéré un véhicule parcourant une ligne, dans un sens donné Dans le cas habituel d'un véhicule de transport en commun décrivant des allers-retours sur la même ligne, le système peut bien entendu fonctionner de façon cycli- que, et -il n'est donc pas nécessaire dans ce cas de recommencer tout le processus de reconnaissance après chaque départ d'un terminus de la ligne. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif de reconnaissance et de contrôle de position qui a été décrite ci-dessus, à titrie d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application, quel que soit notamment le type de véhicule ou de réseau (métropolitain, train omnibus, tramway, etc) équipé du système, et quelle que soit l'exploi- tation faite de la reconnaissance de position, toutes utilisations étant possibles même combinées entre elles (par exemple: utilisation simulta- née pour l'annonce des stations et le contrôle de vitesse). 9 t REVENDICATIONS 1 Procédé de reconnaissance et de contrôle de position pour véhicules de transport, permettant notamment à un véhicule de se locali- ser sur un parcours donné et d'identifier ses arrêts de service dans un système de transport en commun, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à mesurer la distance parcourue par le véhicule entre deux arrêts consécutifs, et à analyser automatiquement les mesures de distance effectuées en les comparant avec les valeurs mises en mémoire des distances entre stations consécutives de la ligne parcourue par le véhi- cule, le résultat de la comparaison permettant de déduire la station à laquelle se trouve le véhicule. 2 Procédé de reconnaissance et de contrôle de position selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mise en mémoire des distan- ces entre stations et l'analyse des mesures de distances effectuées se font non seulement en valeurs absolues mais aussi en valeurs relatives, c'est-à-dire en déterminant le rapport des interstations consécutives mesurées, et en comparant ce rapport avec les différents rapports d'inter- stations consécutives mis en mémoire. 3 Procédé de reconnaissance et de contrôle de position selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les comparaisons entre les valeurs résultant des mesures de distances et les valeurs mises en mémoire sont effectuées en admettant une tolérance, par exemple de 1 %. 4 Procédé de reconnaissance et de contrôle de position selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, en cas de non-concordance entre les valeurs résultant des mesures de distan- ces entre les premiers arrêts du véhicule et les valeurs mises en mémoire, une nouvelle mesure de distance et une nouvelle comparaison sont effec- tuées, de façon itérative, jusqu'à ce que la position du véhicule soit reconnue. Procédé de reconnaissance et de contrôle de position selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au mo- ment de la reconnaissance de position du véhicule, est également déter- miné et mis en mémoire le coefficient correcteur d'usure des roues du véhicule et d'erreur due à la chaîne de mesure de distance. 6 Procédé de reconnaissance et de contrôle de position selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'après lareconnaissance de position du véhicule, on continue de mesurer la distance parcourue par le véhicule avec remise à zéro après chaque arrêt, et on vérifie à chaque arrêt la concordance de la distance mesurée avec une valeur mise en mémoire, et en cas de non-concordance, on reprend à son début tout le programme de reconnaissance. 7 Procédé de reconnaissance et de contrôle de position selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour l'annonce automatique des -stations aux voyageurs transportés *par le véhicule. 8 Procédé de reconnaissance et de contrôle de position selon l'ensemble des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'annonce automatique de chaque station est faite à l'avance, avant l'arrivée du véhicule à cette station, en comparant la distance parcourue, mesurée depuis l'arrêt à la précédente station, avec une valeur égale à la longueur de l'interstation qui est en train d'être parcourue, diminuée d'une certaine distance. 9 Dispositif de reconnaissance et de contrôle de position pour véhicules de transport, destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il com- prend des moyens de mesure ( 2) de la distance parcourue par le véhicule, ces moyens ( 2} étant reliés à un ensemble électronique ( 4) incluant des moyens de mise en mémoire d'au moins deux distances mesurées entre des arrêts consécutifs du véhicule, une mémoire ( 5) dans laquelle sont stockées les distances entre stations consécutives de la ligne parcourue par le véhicule, et une unité de calcul et de décision ( 3), reliée à un système ( 9) utilisateur de la reconnaissance de position effectuée. Dispositif de reconnaissance et de contrôle dé position selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de mesure ( 2) de la distance parcourue sont constitués par une roue phonique montée sur l'un des essieux du véhicule, et fournissant des impulsions dont l'inter- valle correspond à une distance élémentaire déterminée. 11 Dispositif de reconnaissance et de contrôle de position selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que l'ensemble électronique ( 4) précité est prévu en outre pour recevoir une information en prove- nance d'un équipement fixe, tel que boucle ou balise au sol ( 6) et/ou une information en provenance de l'automatisme interne du véhicule ( 7) et/ou une information en provenance de la cabine de conduite du -véhicule ( 8), donnée à l'aide d'un clavier ou d'un bouton poussoir.