Brevet FR2921527A1 — publié le 20090327

Dispositif permettant le transfert de signaux à haute fréquence entre deux voitures attelées, sur une liaison électrique existante prévue pour des signaux à basse fréquence. L'invention s'applique à une liaison électrique existante traversant successivement dans une voiture (1) une section (11) et une jonction (12), une section intercaisse (3) puis dans une voiture (2) une jonction (22) puis une section (21) selon la Figure 1. L'invention établit une nouvelle liaison à haute fréquence reliant dans la voiture (1) un équipement (14) via une section haute fréquence (13), la jonction (12), la liaison intercaisse (3) puis dans la voiture (2) la jonction (22), une liaison haute fréquence (23), un nouvel équipement (24) et installe dans les jonctions {12,22) des filtres fréquentiels qui confinent les basses fréquences présentes sur la liaison intercaisse (3) au canal basse fréquence existant (11, 3, 21) conformément à son fonctionnement d'origine, et les hautes fréquences présentes sur (3) aux sections (13, 3, 23), ces deux canaux fonctionnant sans perturbation mutuelle. Les techniques modernes de transmission destinées au contrôle où aux usages les plus divers demandent des débits de données qui n'ont pas été pris en compte quand l'architecture électrique des matériels routiers et ferroviaires en circulation a été conçue. Pour de multiples raisons dont la compatibilité des voitures de chemin de fer existantes, il est très difficile ou coûteux de modifier cette architecture électrique, en particulier dans une rame la liaison d'attelage, d'une voiture à la suivante, parfois appelée intercaisse. L'attelage est parcouru de cordons complexes appelés câblots qui contiennent une pluralité de fils électriques assurant notamment les fonctions d'alimentation et de contrôle logique, des bus numériques de contrôle et de surveillance, des liaisons d'interphone. Ces conducteurs ne peuvent pas être détournés de leur fonction et il n'y a donc pas de fils disponibles pour transmettre les signaux à haute fréquence pour des applications nouvelles telles, à titre d'exemple non limitatif, que de divertissement multimédia ou de liaison télématique Il est possible de franchir l'attelage par des ondes radio ou optique, rayonnées ou conduites, ou par courants porteurs mais toutes ces solutions demandent la pose d'équipements d'émission-réception, consomment une énergie importante, posent des problèmes de confinement des rayonnements,, de consommation, de coût et de fiabilité car ils sont complexes. Le dispositif selon l'invention répond à ce problème en isolant de la liaison existante (LEE) une section courte (SI) peu ou pas remplaçable, en insérant à chaque extrémité un filtre passe-bas (PB). La capacité d'une liaison électrique à transmettre des signaux de haute fréquence augmente quand sa longueur diminue. Ainsi, les nouveaux signaux à haute fréquence ne peuvent se propager aux sections existantes (BFI) ; tout se passe électriquement comme si la liaison existante (LEE) était effectivement raccourcie à la longueur de (SI), typiquement quelques mètres. Le reste de (LEE), qui peut mesurer plus de cent mètres, ne peut amortir les signaux à haute fréquence grâce au filtre. Un nouvel équipement (NE) situé dans la voiture (Vl) peut donc échanger des signaux à haute fréquence en utilisant la section (SI) d'origine, ce qui. est le but recherché. Selon une revendication de l'invention, l'ajout d'un filtre Passe-Haut (PH) permet d'isoler le nouvel équipement (NE) des composantes de signaux à basse fréquence qui continuent à circuler sur (SI) et peuvent perturber son fonctionnement. L'usage des filtres fréquentiels est des mieux établis dans l'état de l'art et d'innombrables réalisations l'exploitent. Des réalisations proches de l'invention existent, qu'il convient de bien en différencier. La technique dite des courants porteurs est exploitée de longue date par les compagnies d'électricité pour envoyer, notamment, des ordres de changement de tarif jour-nuit. A cette fin un train d'impulsions à plus haute fréquence est superposé à l'énergie primaire à 30 basse fréquence (50Hz ou 60Hz). Cette technique se différencie de l'invention en ce que l'impédance du la ligne existante reste très basse, ce qui nécessite des puissances très importantes pour arriver à moduler du signal de commande, alors que la présente invention sépare les flux de signaux par des barrières d'impédance qui permettent à 35 chaque signal de s'aiguiller sans consommer d'énergie appréciable. - 3 - Une autre différence est que la présente invention insère effectivement un filtre sur le chemin direct de la liaison primaire, ce qui n'est pas le cas dans le transfert d'énergie. D'une manière plus générale les techniques dites de courants porteurs sont rendues délicates par ce qu'elles tentent de ne pas modifier l'impédance de la liaison existante, tandis que la présente invention le fait explicitement afin d'obtenir sans effort un bon fonctionnement. Des filtres sont insérés dans les lignes téléphoniques pour séparer la voix des données à haute fréquence, mais cette application diffère de l'invention en ce que les signaux à haute fréquence circulent sur toute la longueur de la liaison électrique existante, et ne séparent pas comme l'invention une section en conservant de part et d'autre le comportement d'origine de la ligne existante. Dans une réalisation selon l'invention, la liaison électrique existante est une paire torsadée supportant le réseau de sonorisation d'une rame qui compte plusieurs voitures dont (1,2). Le signal audio y circulant est de grande amplitude, plusieurs dizaines de volts, et il alimente une pluralité de charges. La bande de fréquence audible utilisée va de quelques dizaines à quelques milliers de Hertz. Cette paire chemine tout le long de la rame, d'une motrice à l'autre, sur plus de cent mètres. ,a longueur du câblot (3) est typiquement de quelques mètres. Le dispositif selon l'invention est appliqué pour permettre l'échange entre deux voitures (Vl,V2) de signaux numériques destinés à d'autres usages e- modulés à plusieurs centaines de Mégabits par seconde (Mbps). Dans la voiture (1) le dispositif selon l'invention est connecté dans le voisinage de la jonction (12) à (11, 13, 3) selon la Figure 2 et dans la voiture (2) dans le voisinage de la jonction (22) à (21, 23, 3). - 4 La Figure 3 illustre le dispositif selon l'invention équipant la voiture (1) comprend un filtre passe-bas (15) connecté entre (3) et (11), constitué de deux inductances (17, 18) et un condensateur (19). La fréquence de coupure de ce filtre est fixée par la valeur des composants à environ 1MHz, de l'ordre de cent fois plus haut que les basses fréquences audio observables sur (11, 3, 21). Par ailleurs cette fréquence de coupure est de l'ordre de cent fois plus basse que les hautes fréquences circulant sur (13, 3, 23). En conséquence le couple de voitures (1,2) échange des signaux qui ont le comportement suivant : un signal haute fréquence présent sur (13) traverse (16) sans résistance appréciable, est totalement bloqué par le filtre passe-bas (15), traverse (3) avec un affaiblissement faible car la distance parcourue est courte, puis se propage de même dans (2) à travers le filtre passe-haut vers {23) Il est impossible à ce signal de franchir les filtres passe-bas, il est donc indétectable sur (11, 21). un signal basse fréquence présent sur (11) traverse (15) puis (3) sans affaiblissement appréciable, puis se propage de même dans la voiture (2) sur (21). Il est impossible à ce signal de franchir les filtres passe-haut, il est donc indétectable sur (13, 23). Dans la réalisation citée en exemple les composantes à haute tension présentes dans le signal audio sont dommageables aux équipements haute fréquence connectés à (13, 23), c'est pourquoi il est fait usage de filtres passe-haut qui éliminent lesdites composantes et ne laissent passer que le signal haute fréquence à bas se tension. L'insertion du dispositif selon l'invention crée donc bien deux canaux de transmission fonctionnellement indépendants empruntant la section intercaisse (3) existante sans qu'il faille la modifier. 25 30 5 9 REVENDICATIONS 1_Dispositif permettant le transfert de signaux à haute fréquence entre deux voitures attelées, sur une section d'une liaison électrique existante prévue pour des signaux à basse fréquence, caractérisé par l'insertion aux extrémités de ladite section de filtres fréquentiels pour la rendre apte à la communication à haut débit. 2_Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les sections à haute fréquence sont protégées des signaux basse fréquence existants par l'interposition de filtres passe-haut devant les nouveaux équipements