Brevet FR2952456A1 — publié le 20110513

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte au domaine de la logistique ferroviaire et concerne plus particulièrement un module de lecture RFID entièrement autonome permettant l'identification en temps réel de convois ferroviaires. Art antérieur ~o La gestion du trafic ferroviaire notamment celle liée au transport de marchandises est particulièrement complexe car il est nécessaire de connaître avec le plus de précision possible l'emplacement des différents convois ferroviaires au sein de l'infrastructure ferroviaire. Aujourd'hui, cette connaissance est essentiellement manuelle et résulte de remontées 15 d'informations en provenance des cheminots ou des chefs de convois. L'inventaire des différents convois est donc parcellaire et ne permet guère une gestion centralisée performante. Des systèmes de lecture automatisée utilisant des caméras existent également mais de tels systèmes ne fonctionnent que pour des 20 trains circulant à vitesse restreinte (30km/h) et sont assez sensibles aux conditions extérieures, comme l'éclairage, le brouillard, la pluie, etc.... Il existe donc un besoin pour un système de gestion ferroviaire qui permette un suivi automatique, c'est-à-dire sans relevés manuels, en temps réel des convois ferroviaires, quelles que soient les conditions 25 extérieures et ne nécessitant pas d'intervention sur l'infrastructure ferroviaire. Objet et définition de l'invention La présente invention a donc pour objet un tel système de gestion 30 ferroviaire en temps réel. Un but de l'invention est de rendre ce système non seulement automatique mais aussi autonome en énergie et pouvant être déplacé sans intervention sur l'infrastructure ferroviaire. Ces buts sont atteints par un dispositif autonome de gestion de trafic ferroviaire, caractérisé en ce qu'il comporte montés sur un support : deux détecteurs de mouvement, un collecteur d'énergie, une batterie rechargeable relié audit collecteur d'énergie au travers d'un circuit de contrôle de charge, et un boitier de communication relié audit circuit de contrôle de charge, ledit boitier de communication comportant : ~o . un lecteur RFID pour lire au vol des données enregistrées dans des transpondeurs RFID montés sur lesdits véhicules ferroviaires, . un circuit de communication sans fil pour retransmettre au moins lesdites données lues à un serveur informatique distant, et . un circuit de traitement pour déterminer la direction de passage 15 d'un véhicule ferroviaire devant ledit support en fonction de l'état desdits deux détecteurs de mouvement et pour commander la lecture au vol desdites données enregistrées par ledit lecteur RFID et leur retransmission vers ledit serveur informatique par ledit circuit de communication sans fil. 20 Ainsi, avec cette configuration particulière, il est possible de retransmettre à un centre de gestion distant, de façon automatique et en toute circonstance du fait de la complète autonomie du dispositif, un compte rendu de l'ensemble du trafic ferroviaire. Avantageusement, ledit circuit de communication sans fil transmet 25 également vers ledit serveur informatique un numéro d'identification dudit lecteur RFID, la date et l'heure de ladite lecture au vol et ladite direction de passage. De préférence, ledit boitier de communication comporte en outre une antenne de d'émission/réception RFID reliée audit lecteur RFID et 30 une antenne d'émission/réception radiofréquence reliée audit circuit de communication sans fil. Avantageusement, ledit collecteur d'énergie est un panneau solaire et lesdits détecteurs de mouvement sont des détecteurs hyperfréquences. Ledit circuit de traitement peut comporter des moyens pour réaliser périodiquement un auto-diagnostic des différents composants dudit boitier 5 de communication, dudit collecteur d'énergie, desdits détecteurs de présence et de ladite batterie rechargeable. Ledit circuit de traitement peut aussi comporter en outre des moyens pour une mise à jour à distance via, ledit circuit de communication sans fil, de sa configuration logicielle. lo Avantageusement, ledit circuit de traitement comporte en outre des moyens pour mettre en veille ou sortir de cette veille ledit lecteur RFID et ledit circuit de communication lors de la détection par lesdits détecteurs de mouvement du passage d'un convoi ferroviaire. De préférence, ledit véhicule ferroviaire comporte au moins deux 15 transpondeurs RFID disposés sur chacun des wagons et éventuellement chaque motrice composant ce véhicule ferroviaire. L'invention concerne également un procédé de gestion de trafic ferroviaire, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - détection de l'arrivée d'un véhicule ferroviaire et mémorisation de 20 son sens de passage, - sortie d'un état de veille d'un lecteur RFID, - lecture et mémorisation des données contenues dans des transpondeurs RFID montés sur ledit véhicule ferroviaire, - détection de la disparition dudit véhicule ferroviaire, 25 - mise en état de veille dudit lecteur RFID, et - transmission vers un serveur distant de l'ensemble des données mémorisées et d'éventuelles données d'auto- diagnostic. Brève description des dessins 30 Les caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description suivante, faite à titre indicatif et non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma illustrant l'architecture mise en place pour la gestion du trafic ferroviaire selon l'invention, et - la figure 2 montre la structure du boitier de communication du mat de lecture de la figure 1. Description détaillée d'un mode de réalisation préférentiel La figure 1 montre un système de communication permettant une gestion du trafic ferroviaire selon l'invention et notamment le suivi en temps réel de convois ferroviaires se déplaçant le long d'une infrastructure lo ferroviaire. Cette gestion est selon l'invention obtenue au moyen de transpondeurs RFID 10 montés sur des véhicules ferroviaires 12 et dont la lecture des données qu'ils renferment est effectuée automatiquement au passage devant des lecteurs RFID 14 disposés régulièrement le long de 15 cette infrastructure. Pour permettre une détection selon les deux sens de passage du véhicule ferroviaire, ces transpondeurs sont au moins au nombre de deux par convoi de véhicules ferroviaires. Plus précisément, la motrice du convoi et chacun de ses wagons (ou voitures) comportent chacun deux transpondeurs RFID. Le lecteur RFID via un réseau de 20 communication sans fil (par exemple le réseau UMTS ou GPRS 16 connu de l'homme de l'art et dont il n'est donc pas nécessaire de détailler les éléments qui le compose) est en liaison avec un serveur informatique 18, recevant les données transmises et les centralisant avec les données des autres lecteurs, lui-même en liaison avec un serveur 20 du gestionnaire 25 du trafic ferroviaire dont l'accès est possible à partir de terminaux de consultation individuels 22 (cette consultation peut de façon classique s'effectuer directement, au travers d'un réseau interne ou encore externe tel Internet). Des moyens d'archivage 24 pour garder un historique des données échangées et des moyens 26 de stockage et de gestion d'alertes 30 pour détecter des éventuelles anomalies et en faire rapport au gestionnaire, sont reliés au serveur informatique 18. Les transpondeurs RFID sont des transpondeurs UHF par exemple de ceux connus sous la référence « Gen2 Survivor» de la société américaine GAO RFID Inc, fonctionnant dans la gamme de fréquences allant de 865 à 955 MHz et dont la lecture des données peut être faite au maximum entre 8 et 12 m (classification IP67). Les lecteurs RFID 14 aptes à coopérer avec ces transpondeurs RFID sont par exemple des modèles « SKYE module M9 » de la société SKYETEK permettant, à une distance maximale de 4m devant le lecteur, la lecture simultanée de plusieurs transpondeurs pouvant se déplacer jusqu'à une vitesse de l0 100km/h. Ces lecteurs RFID répartis tout le long de l'infrastructure ferroviaire sont disposés dans des boitiers de communication 28 montés chacun sur un support, une borne ou un mât 30, avantageusement planté dans un plot en ciment 32 destiné à le recevoir et à assurer sa stabilité vis-à-vis 15 des vibrations provoquées par le passage des convois ferroviaires. Cette fixation doit aussi pouvoir lui permettre de supporter des conditions météorologiques difficiles et notamment résister à des forces de vent pouvant aller jusqu'à 28m/s. A l'extrémité supérieure de ce support sont fixés un collecteur d'énergie (panneau solaire 34) destiné à assurer 20 l'autonomie énergétique du boitier de communication et de deux détecteurs de mouvement 36, 38 pour détecter la présence et le sens de passage des convois ferroviaires. Ces deux détecteurs sont dirigés chacun vers un sens de passage opposé et forment entre eux un angle compris entre 90 et 180°, typiquement 140°. La détermination du sens de 25 passage du convoi se fait en observant l'ordre dans lequel les détecteurs détectent l'arrivée de la motrice. Par exemple, si le détecteur situé du coté gauche du support détecte en premier l'arrivée de cette motrice et que l'autre détecteur détecte cette motrice un instant plus tard (typiquement quelque secondes après), c'est que le convoi se déplace de gauche à 30 droite Pour favoriser son accès par un opérateur lors des opérations de maintenance, le boitier de communication est disposé sensiblement au tiers de la hauteur du support. Le panneau solaire 34 est avantageusement incliné à 60° pour profiter au maximum de l'ensoleillement disponible (cas de la France métropolitaine) et ses dimensions sont adaptées pour répondre aux besoins en énergie du boitier de communication. Par exemple, le modèle KD135SX de la société japonaise KYOCERA permet de garantir une puissance continue de 2W sur 24 heures ou une puissance crête de 10W sur 1 heure et autorise un fonctionnement pouvant aller jusqu'à 9 jours sans soleil. Dans certains cas très particuliers où le soleil pourrait être absent au moins 10 jours d'affilée, il pourra être envisagé de compléter ce panneau solaire par une éolienne individuelle. Les détecteurs de mouvement 36, 38 sont classiquement des détecteurs hyperfréquence peu sensibles au milieu environnant et notamment aux variations de lumière, de couleur ou d'humidité pouvant résulter de conditions météorologiques changeantes, au contraire par exemple des détecteurs Laser. De plus, ce type de détecteurs permet de détecter l'arrivée d'un train à plusieurs dizaines de mètres (laissant le temps au lecteur RFID sortir de son mode veille) sans avoir à placer des capteurs loin du support avec de long câbles pour les relier à lui (comme c'est le cas avec des capteur à contact communément utilisés dans le domaine ferroviaire). Enfin, ces détecteurs ont une faible consommation électrique contrairement à des détecteurs inductifs plus énergivores. Le boitier de communication est de préférence un boitier sécurisé (comportant donc des moyens anti-effraction) résistant aux vibrations et aux intempéries et dont le détail de la structure est maintenant donné en figure 2. Le boitier de communication 28 est organisé autour d'un circuit de traitement 40, avantageusement à microprocesseur, dont l'alimentation en énergie est assurée depuis une batterie rechargeable 42 via un circuit de contrôle de charge 44 auquel est relié le collecteur d'énergie 34. Le circuit 3o de traitement reçoit les données d'état des deux détecteurs de mouvement 36 et 38 auxquels il est relié ainsi que les données du lecteur RFID 14 reçues des transpondeurs RFID 10 via l'antenne d'émission/réception RFID 46 associée au lecteur RFID. Le circuit de traitement est enfin relié à un circuit de communication sans fil 48 qui via une antenne d'émission/réception radiofréquence 50, par exemple de type UMTS ou GPRS, assure une retransmission des données issues des transpondeurs RFID et transmises au circuit de traitement par le lecteur RFID auquel il est relié vers le serveur informatique 18. Le fonctionnement du boitier de communication est le suivant. Lorsqu'un convoi ferroviaire se présente dans le champ de détection du détecteur orienté dans sa direction, son déplacement va immédiatement ~o être détecté et cette information transmise au circuit de traitement va permettre à celui-ci de déterminer la direction de ce convoi et en réveillant le lecteur RFID alors en mode de veille, de lancer la lecture des transpondeurs RFID. Cette lecture effectuée au vol lorsque le transpondeur RFID se présente au droit du lecteur permet de récupérer 15 les données enregistrées dans celui-ci ainsi que son numéro d'identification et de stocker l'ensemble dans une mémoire du circuit de traitement. Cette lecture prend fin une fois le dernier wagon du convoi éloigné du détecteur de mouvement actionné en second, c'est à dire une fois ce convoi disparu du champ de détection des détecteurs, Une fois ces 20 données lues, elles sont envoyées au circuit de communication sans fil (qui lui aussi est sortie de veille lors de la détection du passage du convoi) avec le numéro d'identification du lecteur RFID, la date et l'heure de la lecture au vol de ces données et la direction de passage du convoi pour être communiquées au serveur informatique qui pourra les archiver et les 25 adresser à son tour au serveur de gestion. Ces données envoyées, le lecteur RFID peut repasser en mode de veille pour attendre le passage d'un nouveau convoi. Par contre, le circuit de communication sans fil peut rester actif si le serveur distant le requière (par exemple pour une mise à jour logicielle ou pour transmettre des données d'auto-diagnostic). La 30 communication avec le serveur distant terminée, le circuit de communication sans fil peut alors aussi repasser en veille. Le circuit de traitement assure en outre différents suivis et contrôles permet un auto-diagnostic du lecteur RFID et de son antenne, du collecteur d'énergie (panneau solaire ou autre), du fonctionnement des détecteurs de mouvement ou encore de la tension et de la température (si un capteur correspondant est présent) de la batterie rechargeable ou des fonctionnalités du circuit de communication sans fil et de son antenne, toutes informations qui sont aussi communiquées au serveur informatique, via le circuit de communication sans fil, pour stockage dans ses moyens de gestion d'alertes. La batterie rechargeable étant un to dispositif sensible du support, toute variation de température en dehors de la plage d'utilisation standard de la batterie est transmise au serveur. Les informations de températures permettent de changer la batterie de manière anticipée par rapport à sa fin de vie normale (5ans). En effet, la longévité d'une batterie est fortement dépendante des conditions dans 15 lesquelles elle est utilisée. L'indication de la tension que délivre la batterie permet également d'anticiper le changement de cette dernière si la tension qu'elle délivre commence à être inférieure à sa tension nominale. Ce circuit de traitement comporte en outre dans sa mémoire interne toutes les fonctionnalités nécessaires à une mise à jour à distance (c'est à 20 dire via son circuit de communication sans fil et le réseau UMTS ou GPRS) de sa configuration logicielle sans qu'il soit besoin d'intervenir directement sur le site. Ainsi, avec la présente invention, on propose une solution de suivi des convois ferroviaires en temps réel entièrement automatique, 25 permettant tant la transmission des données relatives aux passages des convois qu'à des éventuelles anomalies de transmission. La robustesse comme la simplicité des composants proposés est particulièrement appropriée à l'environnement difficile de l'infrastructure ferroviaire. En outre, la totale autonomie du dispositif garantie un reporting complet dans 3o toutes les conditions de fonctionnement. REVENDICATIONS1. Dispositif autonome de gestion de trafic ferroviaire, caractérisé en ce qu'il comporte montés sur un support (30) : deux détecteurs de mouvement (36, 38), un collecteur d'énergie (34), une batterie rechargeable (42) relié audit collecteur d'énergie au travers d'un circuit de contrôle de charge (44), et un boitier de communication (28) relié audit circuit de contrôle de charge, ledit boitier de communication comportant : . un lecteur RFID (14) pour lire au vol des données enregistrées dans des transpondeurs RFID (10) montés sur lesdits véhicules ferroviaires, . un circuit de communication sans fil (48) pour retransmettre au moins lesdites données lues à un serveur informatique distant (18), et . un circuit de traitement (40) pour déterminer le sens de passage d'un véhicule ferroviaire (12) devant ledit support en fonction de l'état desdits deux détecteurs de mouvement et pour commander la lecture au vol desdites données enregistrées par ledit lecteur RFID et leur retransmission vers ledit serveur informatique par ledit circuit de communication sans fil. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de communication sans fil transmet également vers ledit serveur informatique un numéro d'identification dudit lecteur RFID, la date et l'heure de ladite lecture au vol et ledit sens de passage. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit boitier de communication comporte en outre une antenne de d'émission/réception RFID (46) reliée audit lecteur RFID et une antenne d'émission/réception radiofréquence (50) reliée audit circuit de communication sans fil. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit collecteur d'énergie est un panneau solaire. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits détecteurs de mouvement sont des détecteurs hyperfréquence. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de traitement comporte des moyens pour réaliser périodiquement un auto-diagnostic des différents composants dudit boitier de communication, dudit collecteur d'énergie, desdits détecteurs de présence et de ladite batterie rechargeable. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de traitement comporte en outre des moyens pour une mise à jour à distance via, ledit circuit de communication sans fil, de sa configuration logicielle. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de traitement comporte en outre des moyens pour mettre en veille ou sortir de cette veille ledit lecteur RFID et ledit circuit de communication lors de la détection par lesdits détecteurs de mouvement du passage d'un convoi ferroviaire. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit véhicule ferroviaire comporte au moins deux transpondeurs RFID disposés sur chacun des wagons et éventuellement chaque motrice composant ce véhicule ferroviaire. 10. Procédé de gestion de trafic ferroviaire, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - détection de l'arrivée d'un véhicule ferroviaire et mémorisation de son sens de passage, - sortie d'un état de veille d'un lecteur RFID, - lecture et mémorisation des données contenues dans des transpondeurs RFID montés sur ledit véhicule ferroviaire, - détection de l'éloignement dudit véhicule ferroviaire, - mise en état de veille dudit lecteur RFID, et 2952456 Il - transmission vers un serveur distant de l'ensemble des données mémorisées et d'éventuelles données d'auto- diagnostic.