Brevet FR2639306A1 — publié le 19900525

Système de transmission d'information d'initialisation, entre des installations fixes et des trains. La présente invention concerne les systèmes de signalisation ferroviaire et, plus particulièrement, les systèmes de transmission d'information entre les installa- tions fixes et les trains. L'objet de l'invention est un système de transmis- sion d'information de ce type servant à ce que l'on appelle l'"initialisation" des trains. On connait en effet un système de conduite et/ou de supervision de trains, dénommé SACEM (pour "Système d'Aide à la Conduite, à l'Exploitation et à la Maintenance"), comprenant des installations fixes le long des voies et un équipement de commande dans chaque train. L'équipement de commande de tout train se trouvant dans le réseau sous contrôle du SACEM reçoit des installations fixes des messages lui décrivant la partie du réseau, par "tronçons" de plusieurs cantons, qu'il va rencontrer en poursuivant sa marche. Le système de conduite du train reçoit ainsi des "invariants", indications à caractère permanent, sur les emplacements des aiguillages, feux, sections à vitesse limitée, pentes, etc., et des "variants", indications qui se modifient avec le temps, notamment sur la position des aiguillages et des feux. Par ailleurs, le train reçoût de la voie des indications semblables, lorsqu'il franchit les aiguillages, les feux et les panneaux. Par comparaison, entre ces indications et intégration de données interne de marche, le système est ainsi capable d'effectuer une loca- lisation du train par rapport au réseau et de régler la marche du train en conséquence. Un tel système - et tout système similaire - ( suppose évidemment une initialisation de l'équipement de commande de chaque train, à son entrée dans le réseau sous contrôle du SACEM, afin que cet équipement reçoive, alors que le train est encore en dehors du réseau contrôlé, un ou des messages décrivant suffisamment le tronçon dans lequel le train va s'engager à son entrée dans le réseau, pour que cet equipement de commande permette la marche du train - et l'interdise si la voie n'est pas libre. De même une initia- lisation est nécessaire dans le cas ou un train fait l'objet, par exemple, d'un retournement ou d'un désaccou- plement. Une telle initialisation demande à être faite dans les conditions de sécurité les plus strictes, une erreur sur l'initialisation pouvant causer une intrusion inopinée du train dans le réseau contrôlé. :10 Le problème de la transmission de messages des installations fixes au train a reçu de nombreuses solu- tions. Dans le système SACEM, par ex:emple, le message est transmis par induction d'un courant sur les rails. La sécurité à l'égard d'une falsification d'un message est obtenue par la redondance que contiennent les messages reçus; l'information contenue dans chaque message fait l'objet d'un contrôle de conformité du message par rapport à l'environnement, tel qu'il a déjà été établi dans le système de commande du train, à partir de messages reçus antérieurement et acceptés. Un message venant en contradic- tion avec cet environnement est rejeté. Dans le cas de l'initialisation, une telle mesure n'est pas applicable, puisque l'environnement n'est pas encore établi. Cela a conduit. dans le système SACEM, à prévoir des moyens d'initialisation spécifiques. Ceux-ci prennent la forme d'une boucle d'initialisation disposée entre les rails à chaque entrée du réseau contrôlé. Cette boucle est alimentée par un courant alternatif et comprend par endroits des croisements de fils tels que la détection 350 de ce courant alternatif par une bobine montée sur la train fasse apparaître des inversions de phase constituant une information codée. Une autre boucle disposée entre les rails parallèlement à la première et lue par une autre bobine fournit une information de référence permettant l'interprétation de l'information codée. Un tel système est satisfaisant du point de vue de la sécurité. Les signaux provenant des deux boucles ne risquent par d'être détectés séparément par les deux bobines d'initialisation d'un train se trouvant sur une voie voisine et de lui communiquer une initialisation erronée. Il comporte cependant deux contraintes: un matériel spécifique doit être monté sur le train et le train doit être en mouvement pour que le message d'initialisation lui parvienne. On connait par ailleurs un système de transmission de messages d'installations fixes aux trains, utilisé en dehors de tout réseau contrôlé, pour le contrôle de la vitesse des trains. En chaque emplacement de transmission, ce système comprend une boucle allongée disposée de part et d'autre d'un rail, sur le patin du rail, alimentée par une onde porteuse de contrôle de vitesse module en fréquence. Cette onde est détectée par une bobine de contrôle de vitesse disposée sur le train en face du rail. En fait deux boucles sont disposées parallèlement, une sur chaque rail, et le train porte deux bobines de contrôle de vitesse, une par rail. Un tel système, utilisé seulement pour le contrôle de la vitesse du train, donc n'influant pas directement sur la marche du train, n'a pas besoin d'offrir une grande sécurité. Il présente en particulier un risque de diaphonie, comme on le verra, et ne peut donc Étre utilisé pour la transmission sécuritaire de messages d'initialisation. La présente invention a donc pour objet un système d'initialisation lequel emprunte au deuxième système mentionné, mais en lui apportant la sécurité nécessaire, et permet l'initialisation sans les contraintes énoncées à propos du premier système mentionné. On obtient ainsi un gain de matériel important, des moyens de transmission étant utilisés à deux fins, et, en exploitation, un gain de temps appréciable, un train pouvant etre initialisé à l'arret, juste a', ant d'être autorisé à se mouvoir dans le réseau contrôlé. Le système de transmission de l'invention comprend un boucle d'initialisation physiquement constituée comme une boucle de contrôle de vitesse, une bobine de contrôle de vitesse, utilisée aussi pour la réception de messages d'initialisation, une source de messages d'initialisation connectée à la boucle d'initialisation et fournissant un message sous la forme d'une onde porteuse d'initialisation, ayant une fréquence d'initialisation modulée par sauts de fréquence, dont le niveau est nettement supérieur au niveau de I onde porteuse de contrôle de vitesse, ainsi que des circuits de détection d'information d'initialisation connectés à la bobine de contrôle de vitesse et détectant la modulation par sauts de fréquence pour fournir un message d'initialisation reçu, sous la dépendance d'un dispositif de commutation répondant seulement à la reéception de la fréquence d'initialisation, lorsque celle- ci possède un niveau dépassant un seuil prédéterminé. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit dispositif de commutation comprend, après la bobine de contrôle de vitesse, au moins un amplificateur linéaire et un circuit de détection de niveau de l'onde porteuse, lequel attaque un circuit doté dudit seuil prédéterminé et fournit un signal de basculement lorsque le niveau de l'onde porteuse dépasse ce seuil. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit amplificateur commande également deux démodulateurs en parallèle, l'un pour détecter la modulation de fréquence S0 d'un message d'initialisation et l'autre pour détecter la modulation de fréquence d'un message de contrôle de vitesse, la sortie de l'un ou l'autre de ces démodulateurs seulement étant active selon ledit signal de basculement. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit dispositif de commutation comprend un relais commandé par ledit signal de basculement, ce relais portarnt au moins un contact rendant actif la sortie de 1 'un ou 1 autre des deux dits démodulateurs. Selon une autre caractéristique de l'inventions S ledit dispositif de commutation commande également la sortie d'un deuxième modulateur détectant la modulation de fréquence d'un deuxième message de controle de vitesse pouvant être reçu par une deuxième bobine, de manière à rendre cette dernière sortie inactive durant la réception t10 d'un message d'initialisation. Selon une autre caractéristique de 1 'invention, la sortie dudit circuit de détection de niveau de 1 'onde porteuse est connectée, par un élément de commutation commande par ledit dispositif de commutation, à un circuit de signalisation sécuritaire permettant l'exploitation du message d'initialisation tel qu'il est fourni par la sortie dudit démodulateur détectant la modulation de fréquence d'un messaae d'initialisation. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit démodulateur détectant la modulation de fréquence d'un message d'initialisation est un circuit évaluant la durée des périodes de l'onde porteuse modulée reçue et fournissant un signal de sortie d'un premier niveau lorsque cette durée est en moyenne supérieure à une durée prédéter- minée et fournissant un signal de sortie d'un deuxième niveau lorsque cette durée est en moyenne inférieure à cette même durée ou une autre durée prédéterminée. On va maintenant décrire un exmple de réalisation de l'invention en se reportant à la figure annexée qul 0.0 représente un système de transmission de messages d'initia- lisation incluant aussi la réception de messages de contrôle de vitesse. La figure représente un rail rl, par exemple le rail droit d'une voie, à l'endroit de cette voie ot est disposée une boucle d'initialisation bi. Les parties bil et bi2 de cette boucle s'étendent sur les parties sml et sm2 de la semelle du rail, vers la gauche, sur la figure et. après une longueur de quelques mètres, elles se rejoignent par-dessous le rail. A droite, sur la figure, les conducteurs bil et bi2 sont raccordés à une source de messages d'initialisation si. Cette source de messages si fait partie des installations fixes d'un système de conduite et/ou de supervision de trains du type du système SACEM déjà mentionné. Elle engendre une onde porteuse modulée par sauts de frequence qui est transmise dans la boucle bi. La fréquence de l'onde porteuse est par exemple de 125 kHz, le courant dans la boucle de 145 mA crète, les sauts de fréquence déplacent la fréquence +1- 10 '. la fréquence des sauts de fréquence correspondant à une vitesse de transmission de 250 Bauds. On doit souligner & ce stade que le courant dans la boucle est choisi délibéré- ment pour étre nettement supérieur à celui qui peut étre induit o que ce soit dans le réseau pour quelle que raison que ce soit dans des conditions similaires. Un train à initialiser présent au-dessus de la boucle porte un capteur droit cd juste au-dessus du rail rl. Ce capteur comprend une bobine d'induction aux bornes de laquelle apparaIt un signal représentatif de l'onde porteuse modulée appliquée dans la boucle bi. Le train peut être à l'arrêt ou en mouvement. Le signal issu du capteur est transmis à travers un filtre fd, de type passe-bande, jusqu'à un amplificateur linéaire (dans la gamme de niveaux prévus> ad. Cet amplifi- cateur doit Étre du type sécuritaire, c'est-à-dire qu'il ne doit en aucun cas amplifier le signal à son entrée plus que du gain maximal prévu. Un type connu d'amplificateur de ce type comprend essentiellement un amplificateur à transistor à collecteur commun suivi d'un transformateur élévateur de tension. L'amplificateur apporte un gain en courant, mais son gain en tension est au plus de 1. L'amplification en tension du signal d'entrée est donc égale au plus au rapport de transformation du transformateur. Le signal amplifié est ensuite fourni à un circuit de détection de niveau de l'onde porteuse dp qui peut être S un simple redresseur crete. Le niveau de l'onde porteuse est communiqué A un circuit à seuil sd. Ce circuit peut être un comparateur qui fournit un signal de basculement excitant un relais d'initialisation ri lorsque le niveau de l'onde porteuse IC dépasse un seuil prédéterminé. Les contacts ril, ri2 et ri. de ce relais, représentés dans leur position de repos, prennent alors leur position de travail. Le signal issu de l'amplificateur ad est également applique en parallèle A deux démodulateurs di et dv. Le contact ril met en circuit la sortie sti seulement du démodulateur di, la sortie stv du démodulateur dv étant rendue inactive. Le démodulateur di, pour une transmission sûre sera de préférence un démodulateur de période, c'est-A-dire un circuit évaluant la durée de périodes (ou demi-périodes) de l'onde porteuse modulée reçue et fournissant un signal de sortie d'un premier niveau lorsque cette durée est en moyenne supérieure à une durée prédéterminée et fournissant un signal de sortie d'un deuxieme niveau lorsque cette durée est en moyenne inférieure à cette même durée ou à une autre durée prédéterminée. Le début de chaque période de l'onde reçue peut ainsi déclencher plusieurs circuits A constante de temps, deux d'entre eux. par exemole, délimitant des intervalles de temps dont la fin encadre le moment prévu pour la fin de la période, quand la fréquence de l'onde porteuse est augmenté par le saut de fréquence, tandis que deux autres encadrent la fin de période lorsque la fréquence est diminuée par le saut de fréquence. Une combinaison logique des sorties de ces circuits fournit ainsi, par l'intermédiaire d'un circuit d'intégration, un signal ayant au moins deux états. l'un d entre eur corres- pondant à une fréquence augmentée par le saut de fréquence et l'autre état à toute autre frequence. On peut aussi prévoir une sortie à trois états, correspondant respective- ment à une fréquence non modulée, une fréquence augmentee et une fréquence diminuée. Ce signal fourni sur la sortie sti est transmis par le contact ril à l'équipement de commande du train, sur une liaison miv. Le signal fourni par le circuit de détection du niveau de l'onde porteuse, lorsque ce seuil dépasse le seuil prédéterminé du circuit sd. est transmis par le contact ri2, sur une liaison ei. en direction de l'équipe- ment de commande du train. Là. pour accroi'tre la sécurité, la transmission du signal peut inclure un convertisseur de courant continu en courant continu réalisant un découplage de sécurité. En effet, la présence de ce signal caractérise - pour l'équipement de commande une demande d'initialisation et ne doit en aucun cas pouvoir être falsifiée, par suite d'une défaillance de composant par exemple. ) Le message d'initialisation transmis par la source si. de façon répétée, sur la boucle bi, est ainsi détecte par un train qui peut venir a 1 'arrêt sur la boucle bi, et il est transmis à l'équipement de commande de ce train. L'éouipement de commande du train peut ainsi ttre initia- lisé. On remarquera que le contact riS3, qui est ouvert, isole la chaine de transmission gauche, que l'on décrira ultérieurement, afin qu'une perturbation sur cette chaï'ne ne puisse interférer avec le processus d'initialisation. u Le niveau de l'onde porteuse du message étant plus élevé que tout autre signal susceptible d'être induit le long du rail droit de la voie, o que ce soit dans le réseau, la détection par dépassement d'un seuil prédétermi- né met le système à l'abri d'une imitation accidentelle d'un message d'initialisation par un autre signal reéulié- rement induit. Cela règle aussi le cas de la transmission indue d'un véritable message d'initialisation jusouq'a un train ne se trouvant pas sur la voie sur laquelle ce message est transmis z son niveau de réception est trop S faible pour que le seuil soit atteint. Il reste le cas oi l'amplificateur ad entrerait en oscillation. Le seuil du circuit sd serait évidemment atteint. La probabilité que cette oscillation se produise à la fréquence de la porteuse d'initialisation est faible, mais à cause de phénomènes non linéaires toujours présents en pareil cas, un démodulateur de fréquence classique pourrait fournir des signaux démodulés susceptibles d'étre acceptés par l'équipement de commande. Toutefois, l'emploi d'un démodulateur de période, dans ce cas, avec une réponse que l'on peut étroitement centrer sur les deux fréquences de modulation, permet d'écarter en pratique. le risque d'une réponse erronée du système d'initialisation. On va maintenant examiner comment le méme équipe- ment permet aussi la réception de messages de contrôle de vitesse et comment ceux-ci ne peuvent en aucun cas etre pris pour des messages d'initialisation. On supposera donc que le train est au droit d'une boucle de contrble de vitesse qui occuper la place de la boucle bi sur la figure. Une boucle de transmission de messages de contrôle de vitesse est semblable à la boucle bi. Toutefois le niveau des signaux transmis sur cette boucle est inférieur au niveau des signaux d'initialisation. La fréquence de ces signaux est la même que celle des signaux d'initialisation. Les conditions de modulation sont différentes. La vitesse 3.0 de modulation est en particulier plus élevée. De tels signaux franchissent le filtre fd et l'amplificateur ad. Le niveau détecté par le circuit dp est trop faible pour atteindre le seuil inclus dans le circuit sd. Le relais ri reste par conséquent au repos et ses contacts dans la position illustrée à la figure. Aucun %: signel n'est fourni sur la liaison ei. Le message reCu ne pourra donc pas étre interprété comme un message d'initialisation. Le démodulateur de fréquence dv, de type classique, reçoit le signal présent en sortie de l'amplifi- S cateur ad, en meme temps que le démodulateur di. Il le demooule et fournit sur sa sortie stv le message démodulé. Comme le contact ril est au repos, cette sortie est active et le message de contrôle de vitesse est transmis vers l'équipement de commande du train, par la liaison miv. La i: sortie du démodulateur di est pendant ce temps inactive. Il n'y a donc aucun risque que le message reçu ne soit pris pour un message d'initialisation. Il importe de souligner que tous les éléments contribuant à la réception de ce message permettent aussi la réception des messages d'initialisation, ce qui apporte une économie de matériel signitificative. Parallèlement, l'autre rail de la voie etant équipé d une boucle similaire, un capteur cg non représenté alimente un filtre passe-bande fg, un amplificateur ag, un démodulateur dg, dont la sortie est couplée par le contact ri: à une liaison ed, ce qui constitue une chaene gauche semblable à la chatne droite que l'on vient de décrire, qui permet la transmission d'un deuxième message de controle de vitesse jusau'à l'équipement de commande du train. On remarquera que, dans le cas o la voie équipée de la boucle d'initialisation est prise en contre-sens par un train, la chaine de gauche de ce train reçoit le signal de la boucle bi. Toutefois, la chaine de droite ne reçoit, elle, aucun signal susceptible de provoquer l'excitation du relais ri. Le contact ri2 restant ouvert, l'équipement de commande ne pourra accepter de message d'initialisation. La liaison miv ne recevant aucun message, celui qui sera fourni sur la chaene gauche sera ignoré. REVENDICATIONS 1. Système de transmission d'information d'initia- lisation, entre des installations fixes et des trains, caractérisé en ce qu'il comprend, une boucle d'initialisa- tion (bi) physiquement constituée comme une boucle de contrôle de vitesse, une bobine de contrôle de vitesse (cd), utilisée aussi pour la réception de messages d'ini- tialisation, une source de messages d'initialisation (si) connectée à la boucle d'initialisation et fournissant un message sous la forme d'une onde porteuse d'initialisation, ayant une fréquence d'initialisation modulée par sauts de fréquence, dont le niveau est nettement supérieur au niveau de l'onde porteuse de contrôle de vitesse, ainsi que des circuits de détection d'information d'initialisation (di) connectés à la bobine de contrôle de vitesse et détectant la modulation par sauts de fréquence pour fournir un message d'initialisation reçu, sous la dépendance d'un dispositif de commutation (ad, dp, sd, ri) répondant seule- ment à la réception de la fréquence d'initialisation, lorsque celle-ci possède un niveau dépassant un seuil prédéterminé. 2. Système de transmission d'information d'initia- lisation conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ledit dispositif de commutation comprend, après la bobine de contrôle de vitesse, au moins un amplificateur linéaire (ad) et un circuit de détection de niveau de l'onde porteuse (dp), lequel attaque un circuit (sd) doté dudit seuil prédéterminé fournissant un signal de bascule- ment lorsque le niveau de l'onde porteuse dépasse ce seuil. 3. Système de transmission d'information d'initia- lisation conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que ledit amplificateur (ad) commande également deux démo- dulateurs en parallèle (di, dv), l'un (di) pour détecter la modulation de fréquence d'un message d'initialisation et l'autre (dv) pour détecter la modulation de fréquence d'un message de contrôle de vitesse, la sortie de l'un (sti) ou l'autre (stv) de ces démodulateurs seulement étant active selon ledit signal de basculement. 4. Système de transmission d'information d'initia- lisation conforme à la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit dispositif de commutation comprend un relais (ri) commandé par ledit signal de basculement, ce relais portant au moins un contact (ril) rendant actif la sortie de l'un ou l'autre des deux dits démodulateurs. 5. Système de transmission d'information d'initia- lisation conforme à la revendication 2 ou 4, caractérisé en ce que ledit dispositif de commutation commande également la sortie (sg) d'un deuxième modulateur (dg) détectant la modulation de fréquence d'un deuxième message de contrôle de vitesse pouvant âtre renu par une deuxième bobine, de manière & rendre cette dernière sortie inactive durant la réception d'un message d'initialisation. 6. Système de transmission d'information d'initia- lisation conforme à la revendication 2 ou 4, caractérisé en ce que la sortie dudit circuit de détection de niveau de l'onde porteuse est connectée, par un élément de commu- tation (ri2) commandé par ledit dispositif de commutation, à un circuit de signalisation sécuritaire (ei) permettant l'exploitation du message d'initialisation tel qu'il est fourni par la sortie dudit démodulateur (di) détectant la modulation de fréquence d'un message d'initialisation. 7. Système de transmission d'information d'initia- lisation conforme & la revendication 3, caractérisé en ce que ledit démodulateur (di) détectant la modulation de fréquence d'un message d'initialisation est un circuit évaluant la durée des périodes de l'onde porteuse modulée reçue et fournissant un signal de sortie d'un premier niveau lorsque cette durée est en moyenne supérieure & une durée prédéterminée et fournissant un signal de sortie d'un 1S. deuxième niveau lorsque cette durée est en moyenne infé- rieure à cette même durée ou une autre durée prédéterminée.