Brevet FR2596348A1 — publié le 19871002

La présente invention concerne un système de traitement de données et d'information de bord pour un service de chemin de fer, qui comporte plusieurs calculateurs, installés en positions fixes et pouvant communiquer entre eux, et plusieurs calculateurs de bord mobiles, le calculateur installé en position fixe étant un microordinateur du commerce comportant un clavier à touches, un dispositif d'affichage, une imprimante, une mémoire à disquettes et une interface pour la liaison avec un gros 10 ordinateur de traitement d'information. Dans l'art antérieur, il est connu de nombreux systèmes de commande de trafic assistés ou commandés par ordinateurs, qui servent, en vue d'une commande planifiée de l'utilisation des véhicules appartenant au système, en outre à collecter et à traiter les informations obtenues en cours de service. Une particularité commune, et simultanément un inconvénient, de ces systèmes consistent en ce qu'ils ont été conçus pour des véhicules possédant des caractéristiques de fonctionnement constantes ou presque constantes de 20 sorte que le fonctionnement du système peut être perturbé et arrêté par n'importe quel incident et que l'arrêt éventuel de fonctionnement ne peut être éliminé que par une intervention humaine et manuelle. Les systèmes connus ne conviennent pas en principe pour résoudre les problèmes se posant dans 25 les services de chemin de fer car un service de chemin de fer suppose un réseau comportant des paramètres dynamiques, continuellement variables et souvent stochastiques, o l'apparition de différents incidents et des modifications provoquées par ceux-ci ne peuventpas êtreprisesenconsidération 30 ou estimées au préalable par le calculateur. L'invention a pour but de créer un système de traitement de données et d'information de bord pour un service de chemin de fer, permettant d'éliminer les inconvénients mentionnés ci-dessus et d'effectuer une automatisation du traitement des données. Ce système comporte en outre une structure permettant de tenir compte des capacités de travail des opérateurs, d'effectuer la collecte des données et leur traitement en rapport avec l'entretien des véhicules de transport, le contrôle et l'estimation du degré d'utilisation des véhicules de transport ainsi que les incidents se produisant dans le trafic des trains. A l'aide du système conforme à l'invention, on obtient en outre, par établissement de programmes optimaux de service, une diminution de la consommation d'énergie dans le transport par trains et l'augmentation de la sécurité de service. L'invention est basée sur la connaissance que le système de traitement de données et d'information de bord doit être conçu à la façon d'un réseau comportant des petits ordinateurs ou des micro-ordinateurs fixes et mobiles et pouvant communiquer entre eux, les ordinateurs étant réalisés d'une manière identique ou presque identique. Ces ordinateurs garantissent, sur la base des informations 15 collectées par des sondes raccordées, les convertisseurs de signaux et les appareils périphériques, un fonctionnement optimal défini par le logiciel et ils collectent les données en vue de leur traitement ultérieur. Lorsque chaque unité n'intervient que dans un 20 domaine d'action déterminé, il est possible de réduire le chevauchement des fonctions et simultanément la structure des différentes unités. Le problème posé a été résolu avec un système du type défini ci-dessus, qui est caractérisé en ce que le calculateur installé en position fixe est relié à un appareil de lecture de modules de données par l'intermédiaire d'une interface et le calculateur de bord comprend une unité centrale, une horloge, des modules de données reliés à l'unité centrale par l'intermédiaire d'un système de bus bidirectionnel et d'interfaces indépendantes, entre autres un module de données de locomotive, Un modlule de données de train, un imodule de données de personnel (encore dénomné de personnes) un mdule decnnées devoies, en outre un module d'identification de lieu, relié à l'unité centrale par l'intermédiaire de l'interface, 35 une unité d'adaptation de capteur, un dispositif d'affichage et un clavier à touches, et en outre en ce qu'un essieu d'une locomotive appartenant au système est relié à un générateur de signaux de distance, dont la sortie est reliée à l'entrée du module d'identification de lieu, et les capteurs d'identification de lieux du système sont répartis à des distances déterminées l'un de l'autre le long des lignes de chemin de fer. Selon d'autres particularités avantageuses du système conforme à l'invention: - les capteurs d'identification de lieux sont des émetteurs inductifs qui émettent de façon ininterrompue les signaux d'identification.; - Les capteurs d'identification de lieux sont agencés comme des émetteurs radio émettant des signaux en rafale de haute fréquence et qui sont déclenchés par la locomotive passant sur eux; le module d'identification de lieu du calculateur de bord contient un récepteur radio, qui est accordé sur la fréquence d'émission du capteur d'identification de lieu. - Chaque poste de conduite de chaque locomotive appartenant au système contient une unité autonome de traitement de données et d'affichage, les unités étant reliées chacune par l'intermédiaire d'une interface avec le système de bus bidirectionnel du calculateur de bord. - Les unités fonctionnelles du calculateur de bord ont une structure modulaire. - L'unité centrale du calculateur de bord est divisée en une unité centrale de contrôle, et une mémoire de données statique est reliée au système de bus tandis que la sortie de l'unité d'adaptation de capteurs est reliée à une mémoire de données dynamique dont la sortie est reliée à un module de boîtenoire, qui constitue lui-même une mémoire à registres à 30 décalage et à alimentation en tension ininterrompue, qui collecte et réenregistre toujours toutes les données caractéristiques des cinq derniers kilomètres parcourus. - Le module de données de personnel, le module de données de locomotive et le module de données de train comportent en outre, en plus d'une mémoire ROM contenant des caractéristiques constantes et invariables, une mémoire RAM contenant les données variables, auquel cas le module de données de locomotive, le module de données de train, le module de données de voies et le module de boite noire sont agencés comme des cartes de mémorisation normalisées tandis que le module de données de personnel est agencé comme une carte de mémorisation active. Parmi les avantages essentiels du système conforme à l'invention, on peut citer la structure modulaire: avec cette structure modulaire, il n'est pas important, comme cela est classique pour des raisons matérielles, que les différents modules " suivent " les différents objets, c'est-à10 dire les personnes, les véhicules de transport, les trains, etc., du point de vue fonctionnel. Bien qu'il soit possible d'établir une liaison radio, une transmission par radio des informations ne constitue pas une condition ayant une influence sur les pcsibilités d'utilisation du système. A la différence des systèmes connus, la discrimination établit à partir des informations collectées et les ordres de commande ne sont pas réalisés dans les ordinateurs fixes mais les informations servent d'une part à obtenir les paramètres optimaux de service et d'autre part elles sont collectées et 20 traitées dans les ordinateurs fixes de façon à en déduire les conséquences valables pour l'ensemble du système. De cette manière les différents trains sont autonomes; lorsque les trains sortent du domaine correspondant au système, ils peuvent participer à un trafic en exploitant presque tous les -25 avantages du système. Le mode de conduite des locomotives et le travail du personnel peuvent être observés d'une façon plus précise. Grâce aux paramètres de fonctionnement qui sont choisis d'une façon optimale, le rythme du trafic sur les 30 lignes de chemin de fer est accéléré, on économise de l'énergie et on augmente sensiblement la sécurité du tafic. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux 35 dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente un schéma synoptique général du - calculateur fixe utilisé dans une forme avantageuse de réalisation du système de traitement de données et d'information de bord pour service de chemin de fer conforme à l'invention, et la figure 2 représente un schéma synoptique général du calculateur de bord mobile qui est adapté au calculateur fixe de la figure 1. Les calculateurs fixes du système représenté sont iP5tallés dans les Services gestionnaires de transports par trains et dans les Directions de réseaux, le cas échéant dans les gares, leur taille étant fonction de la quantité de 10 données à traiter. Le calculateur fixe contient unerémoire de données et une unité de traitement de données 1, qui est, dans cet exemple, un micro- ordinateur du commerce comportant des mémoires de capacités correspondantes. Le microordinateur est relié à une mémoire à disquettes 2 et à différentes unités périphériques, par exemple une imprimante 3, un dispositif d'affichage 4 et un clavier à touches 5, par l'intermédiaire d'unités d'adaptation correspondantes et d'une manière connue. La mémoire à disquettes 2 de grande capacité sert de mémoire de base. La mémoire de données et 20 l'unité de traitement de données 1 sont reliées par l'intermédiaire d'une interface 9 avec un appareil de lecture de modules de données 8, approprié pour une lecture d'au moins un module, dans ce cas pour une lecture de respectivement un module de données de locomotive 6 et d'un 25 module de données de train 7. Le module de données de locomotive 6 et le module de données de train 7 sont des cartes de mémorisation ayant des dimensions normalisées comportant des fiches qui peuvent être engagées dans l'appareil de lecture de modules de données 8. Le module de données de 30 personnes 10, agencé comme une carte de mémorisation active, peut être introduit dans l'appareil d'enr"eistrement/lecture de cartes 11, qui est relié par l'intermédiaire d'une autre interface 9 avec la mémoire de données et l'unité de traitement de données 1, le mode de communication entre le module 35 de données de personnes 10 et l'appareil d'enregistrement/ lecture de cartes 11 étant dans ce cas électromagnétique. Les calculateurs fixes installés dans les Services gestionnaires de transports par trains contiennent au moins un appareil d'enregistrement/lecture de cartes 11 et, aux entrées des bâtiments, il est prévu plusieurs appareils d'enregistrement/ lecture de cartes 11 de ce genre, qui sont reliés par l'intermédiaire d'interfaces 9 également à la mémoire de données et à l'unité de traitement de données 1. Cette mémoire de données et cette unité de traitement de données 1 sont pourvues d'une interface en série 12, par l'intermédiaire de laquelle le calculateur fixe peut être relié, en vue d'un autre traitement de données, à un gros ordinateur installé 10 dans la Direction de réseau associée correspondante. Le schéma synoptique du calculateur de bord mobile du système est représenté sur la figure 2. Ce calculateur de bord contient une unité centrale à microprocesseur 13, qui est reliée par l'intermédiaire d'interfaces 14 avec les 15 modules de données, par exemple le module de données de locomotive 6, le module de données de train 7, le module de données de voies 19, le module de boîte-noire 15, selon un mode bidirectionnel. L'unité centrale 13 est également reliée par l'intermédiaire de l'interface 14 avec des enre20 gistreurs de cartes 16 appropriés pour effectuer l'enregistrement dans le module de données de personnes 10. Par l'intermédiaire d'une autre interface 14, un clavier à touches 17 et un dispositif d'affichage alphanumérique 18 sont en outre reliés à l'unité centale 13. Le clavier à touches 17 contient 25 des touches d'impression de chiffres 0-9 et en outre quelques touches fonctionnelles tandis que le dispositif d'affichage alphanumérique 18 se compose, dans cet exemple, de 24 éléments d'affichage ayant une hauteur de 20 mm et qui sont disposés dans deux rangées, en garantissant ainsi une possibilité de 30 lecture plus sûre dans n'importe quelles conditions. Chaque poste de conduite d'une locomotive appartenant au système est équipé d'une unité autonome de traitement de données et d'affichage, les unités étant chacune reliées par l'intermédiaire d'une interface 14 au système de buse bidirectionnelle 35 du calculateur de bord. Chaque unité de traitement de données et d'affichage contient un module de données de locomotive 6, un module de données de train 7, un module de données de voies 19, un module de botte-noire 15, un enregistreur de cartes 16, un clavier à touches 17 et un dispositif d'affichage alphanumérique 18 et elle est agencée de telle sorte que, pendant la marche, l'unité de traitement de données et d'affichage autonome qui est installée dans l'autre poste de conduite de la locomotive ne soit pas en service. L'unité centrale 13 est divisée fonctionnellement en deux parties, à savoir une unité centrale de traitement de données 13a et une unité centrale de contr5le 13b. L'unité centrale 13 est reliée à une mémoire statique de données 20 et à une mémoire dynamique 10 de données 21, dont l'entrée est reliée par l'intermédiaire d'une unité d'adaptation de capteur 22 avec plusieurs capteurs 23 repsentés seulement schématiquement par des figures et reliés aux organes essentiels de conduite de la locomotive, ainsi qu'avec un capteur de signaux de distance 15 24 installé sur un essieu de la locomotive. Le module d'identification de lieu 25 du calculateur de bord est également relié à l'entrée de la mémoire dynamique de données 21. Le système reesenté contient également des composants le long de la voie: aux endroits caractéristiques des gares, des services gestionnaires de transport par trains et de la voie de chemin de fer, ainsi par exemple aux liaisons de postes de chauffage prévus aux extrémités ouvertes des gares, il est prévu respectivement un capteur d'identification de lieu 26, lesdits capteurs étant éloignés l'un de l'autre d'une distance au moins égale à l'espacement entre poteaux de signalisation et au maximum d'une distance de 10 km. L'éloignement entre deux capteurs d'identification de lieux 26 est déterminé par le mode de transmission des 30 informations à la locomotive. Dans l'exemple représenté, les capteurs d'identification de lieux 26 sont agencés sous la forme de générateurs de signaux inductifs émettant de façon ininterrompue mais ces capteurs d'identification de lieux 26 peuvent avantageusement être agencés sous la forme 35 d'émetteurs radio, qui émettent chacun un paquet d'informations lorsqu'une locomotive passe au-dessus d'eux. Dans ce cas, le module d'identification de lieu 25 du calculateur de bord contient un récepteur radio qui est accordé sur la fréquence de l'émetteur radio du capteur d'identification de lieu 26. Le mode de fonctionnement du système conforme à l'invention va être expliqué dans la suite: Le système peut être divisé du point de vue fonctionnel en trois modules et du point de vue de la construction en quatre modules essentiels, à savoir le module de données de train, le module de données de locomotive, le module de données de personnes et le module de données de O10 voies..Le module de données de train sert à la transmission et à la mémorisation de données concernant les fonctions de suivi de trains, d'économie d'énergie, de la sécurité ( fonction de boîtenoire) et de la fourniture des valeurs constantes de mesure. Du fait qu'une économie d'énergie ne 15 peut être assurée que lors de la connaissance des données caractéristiques concernant les trains et les voies, le module de données de train doit coopérer avec le module de données de voies. Le cas échéant, le module de données de train contient le module de données de voies.Parmi les connaissances 20 caractéristiques, on peut citer les données concernant les voies, le plan de conduite et les modifications de composition du train. La fonction d'économie d'énergie peut être remplie en établissant par des expériences et dans des conditions de laboratoire un modèle des caractéristiques de déplacement d'un train et en produisant dans le calculateur de bord, sur la base de l'algorithme de guidage établi à l'aide de ce modèle, des ordres de conduite destinés au conducteur de la locomotive, auquel cas les données se rapportent au train, à la locomotive, à la voie et à la 30 conduite. Les fonctions du module de données de train sont liées aux opérations d'entretien de la locomotive qui sont effectuées dans le service gestionnaire de transports par train et elles servent en outre à effectuer un suivi temporel 35 des données concernant le trafic. De cette manière, il est possible de suivre pour chaque locomotive individuelle, les travaux de réparation et d'entretien, les conditions d'utilisation, l'amortissement des parties les plus importantes de la locomotive et les relations éventuelles entre la sollicitation de la locomotive en cours de trafic et les travaux d'entretien effectués auparavant. Le module de données de personnes sert à résoudre les problèmes d'exploitation, par exemple les problèmes d'administration du travail et des salaires pour le personnel ayant à charge la conduite de la locomotive. Avant le début d'un voyage, le conducteur de la 10 locomotive reçoit l'unité enfichable du module de données de train dans la gare correspondante. Ce module de données de train mémorise la compoàtion du train, le numéro codé de la gare planifiant la composition, le numéro du train, la charge du train, la quantité freinée, la vitesse maximale, le 15 numéro d'identification de la locomotive, le numéro codé du service gestionnaire de transport par train correspondant, le lieu de jonction de la locomotive et du train, l'instant de la jonction ou de la séparation, le numéro codé des gares par lesquelles le train doit passer, les instants correspon20 dants, les numéros codés des lieux o la composition du train doit être modifiée, la nouvelle charge de train, la nouvelle quantité freinée, le nouveau nombre d'essieux, etc. Ce module contient le lieu du remplacement éventuel 25 de locomotive. Le conducteur de locomotive introduit sa carte d'identification dans le lecteur de cartes de bord qui lui est affecté et ensuite il introduit le module de données de train qu'il a reçu à la gare et le module de données de voies 30 dans les bornes prévues à cet effet. A ce moment, les données essentielles, notamment le lieu et l'instant de fonction de la locomotive avec le train, le numéro d'identification de la locomotive et le numéro codé du service gestionnaire de transport par train correspondant sont automatiquement inscrits. Le chef de train introduit alors, après entrée de sa carte d'identification de fonction, le numéro de train, la charge du train, la quantité freinée, la vitesse maximale admissible, le nombre d'essieux, par l'intermédiaire du clavier à touches du calculateur de bord et il homologue le départ du train. Les capteurs d'identification de lieux installés le long de la voie assurent la détermination du train passant sur eux et ainsi l'arrivée dans les différents gares, ou bien le départ des différentes gares, sont automatiquement inscrits et suivis. Lorsqu'il se produit dans les conditions du trafic, sous des influences humaines, des modifications, celles-ci sont enregistrées dans le calculateur de bord. Dans la gare destinataire, les données concernant l'arrivée et la séparation du train et de la locomotive sont enregistrées dans le calculateur de bord et ensuite le module de données de train est séparé du calculateur de bord et est délivré à la gare destinaire. Les modules de données de trains collectés sont lus dans les services gestionnaires de transports par train correspondants à l'aide des calculateurs fixes et les données collectées sont traitées. il REVENDICATIONS 1. Système de traitement de données et d'information de bord pour un service de chemin de fer, qui comporte plusieurs calculateurs, installés en positions fixes et pouvant communiquer entre eux, et plusieurs calculateurs de bord mobiles, le calculateur installé en position fixe étant un micro-ordinateur du commerce comportant un clavier à touches, un dispositif d'affichage, une imprimante, une mémoire à disquettes et une interface pour la liaison avec 10 un gros ordinateur de traitemient d'infornation, caractérisé en ce que le calculateurinstallé enpositionfixeestrelié à unappareil de lecture de modules de données (8) par l'intermédiaire d'une interface (9) et le calculateur de bord comprend une unité centrale (13), une horloge, des modules de données reliés à l'unité 15 centrale (13) par l'intermédiaire d'un système de bus bidirectionnel et d'interfaces indépendantes (14), entre autres un module de données de locomotive (6), un module de données de train (7), un module de données de personnel (10), un module de données de voies (19), en outre un module 20 d'identification de lieu (25), relié à l'unité centrale (13) par l'intermédiaire de l'interface (14), une unité d'adaptation de capteur (22) un dispositif d'affichage (18) et un clavier à touches (17), et en outre en ce qu'un essieu d'une locomotive appartenant au système est relié à un générateur 25 de signaux de distance (24), dont la sortie est reliée à l'entrée du module d'identification de lieu (25), et les capteurs d'identification de lieux du système sont répartis à des distances déterminées l'un de l'autre le long des lignes de chemin de fer. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les capteurs d'identification de lieux sont des émetteurs inductifs qui émettent de façon ininterrompue les signaux d'identification. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les capteurs d'identification de lieux sont agencés comme des émetteurs radio émettant des signaux en rafale de haute fréquence et qui sont déclenchés par la locomotive passant sur eux, et en ce que le module d'identification de lieu du calculateur de bord contient un récepteur radio, qui est accordé sur la fréquence d'émission du capteur d'identification de lieu. 4. Système selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque poste de conduite de chaque locomotive appartenant au système contient une unité autonome de traitement de données et d'affichage, les unités étant reliées chacune par l'intermédiaire d'une interface (14) avec le système de bus bidirectionnel du calculateur de 10 bord. 5. Système selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les unités fonctionnelles du calculateur de bord ont une structure modulaire. 6. Système selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'unité centrale (13) du calculateur de bord est divisée en une unité centrale de traitement de données (13a) et une unité centrale de contrôle (13b), et une mémoire de données statique (20) est reliée au système de bus tandis que la sortie de l'unité d'adaptation '20 de capteurs (22) est reliée à une mémoire de données dynamique dont la sortie est reliée à un module de boîte noire, qui constitue lui-même une mémoire à registres à décalage et à alimentation en tension ininterrompue, qui collecte et réenregistre toujours toutes les données caractéristiques 25 des cinq derniers kilomètres parcourus. 7. Système selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le module de données de personnel (10), le module de données de locomotive (6) et le module de données de train (7) comportent en outre, en plus d'une 30 mémoire ROM contenant des caractéristiques constantes et invariables, une mémoire RAM contenant les données variables, auquel cas le module de données de locomotive (6), le module de données de train (7), le module de données de voies (19) et le module de boite noire (15) sont agencés comme des cartes de mémorisation normalisées tandis que le module de données de personnel (10) est agencé comme une carte de mémorisation active.