Brevet FR3041593A1 — publié le 20170331

Système d'assistance à la conduite d'un véhicule ferroviaire L'invention a pour domaine celui des systèmes d'assistance à la conduite d'un véhicule ferroviaire. Le conducteur d'un véhicule ferroviaire doit voir et identifier les différents signaux de signalisation disposés le long de la voie et qui lui fournissent des informations nécessaires pour conduire le véhicule. De manière générale, il y a un besoin d'un système d'assistance à la conduite lorsque la voie n'est pas équipée de moyens de contrôle avancés, du type ETCS (selon l'acronyme anglais « European Train Control System »), ce qui reste la situation la plus courante. En effet, le long de ces voies non équipées, le conducteur doit se concentrer sur les signaux de signalisation. Il y a donc un risque, en particulier en cas de trajet de longue durée, que le conducteur manque un signal, ne reconnaisse par un signal, ou encore, après avoir reconnu un signal, n'effectue pas l'action requise. Cela peut avoir de graves conséquences. On connait de nombreux systèmes qui permettent d'assister le conducteur d'un véhicule ferroviaire. Par exemple, le document GB 1 352 873 divulgue un système permettant de répéter en cabine l'état du prochain signal que le véhicule va croiser. Pour cela, un dispositif magnétique est placé sur la voie, en amont du signal correspondant. Le dispositif magnétique est contrôlé par une boucle de courant, qui est connectée au relais de commande du signal correspondant et répète donc l'état du signal correspondant. Le train est équipé d'un moyen de détection qui, lorsqu'il passe à l'aplomb du dispositif magnétique est propre à détecter l'état de ce dispositif, et, par conséquent, l'état du signal correspondant. Par exemple encore, le document GB 2 478 932 divulgue un boîtier sonore disposé en cabine et comportant une pluralité d'interrupteurs, chaque interrupteur correspondant à l'état possible des signaux disposés le long de la voie. Lorsque le véhicule se déplace, le conducteur reconnaît l'état du prochain signal. Il est alors invité à appuyer sur le bouton du boîtier qui correspond à l'état de ce prochain signal. Une fois le bouton enclenché, un signal sonore associé à l'état du prochain signal est émis périodiquement, de manière à rappeler au conducteur l'état de ce prochain signal tant qu'il n'a pas effectué l'action requise. Cependant, les systèmes de l'état de la technique ne sont pas satisfaisants. Dans le premier état de la technique présenté ci-dessus, le système nécessite le déploiement d'équipements supplémentaires (dispositifs magnétiques connectés aux 3041593 2 relais de signalisation) le long de la voie, ce qui représente un coût de déploiement, de vérification et de maintenance important. Dans le second état de la technique présenté ci-dessus, le système est trop intrusif (signal sonore répété en cabine) et demande des actions supplémentaires au 5 conducteur (appuyer sur un bouton), sans pour autant l'assister dans la reconnaissance des signaux. De plus dans les deux cas, les systèmes présentés ne constituent pas une réelle assistance, car les actions à réaliser à l'approche du prochain signal dépendent souvent des signaux situés soit en amont, soit en aval du prochain signal. 10 Enfin, ces systèmes sont essentiellement dédiés aux signaux lumineux, alors que la signalisation le long de la voie comporte différents types de signaux, tels que par exemple des signaux statiques prenant la forme de simples panneaux indiquant par exemple une vitesse limite à ne pas dépasser sur la section de voie sur laquelle le conducteur engage le véhicule. 15 L'invention a donc pour objet de palier à ces problèmes, en proposant notamment un système d'assistance à la conduite d'un véhicule ferroviaire constituant une alternative aux systèmes de l'état de la technique. L'invention a donc pour objet un système d'assistance à la conduite d'un véhicule ferroviaire comportant : une caméra embarquée à bord du véhicule et propre à acquérir 20 une pluralité d'images optiques des signaux de signalisation implantés le long de la voie sur laquelle circule le véhicule ferroviaire ; et un dispositif d'affichage comportant un écran situé en cabine et propre à afficher une image correspondant à une image optique acquise par la caméra. Suivant des modes de réalisation particuliers, le système comporte une ou 25 plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : le système comporte un module de positionnement propre à déterminer une position instantanée du véhicule le long de la voie ; une base de données de signalisation comportant, pour chaque signal implanté le long de la voie, au moins une 30 position dudit signal, et, de préférence, un type dudit signal, un ou plusieurs états possibles dudit signal, et, éventuellement, une action à réaliser au voisinage dudit signal ; et un module de déclenchement propre à déclencher la caméra lorsque la position instantanée du véhicule le long de la voie déterminée par le module de positionnement permet de sélectionner au moins un prochain signal dans la base de donnée de 35 signalisation. 3041593 3 le système comporte un dispositif d'alerte propre à émettre un signal, notamment sonore, le signal étant de préférence caractéristique d'un type du prochain signal. le module de positionnement comporte un dispositif de localisation du type 5 par satellites, de préférence associé à une base de données de cartographie de la voie. le système comporte un module de contrôle propre à vérifier si le conducteur réalise une action correspondant à une action associée au prochain signal, et à contrôler le véhicule pour réaliser l'action associée au prochain signal au cas où le conducteur de la réaliserait pas. 10 l'image affichée sur l'écran est une image optique acquise par la caméra. le système comporte un module de reconnaissance propre à reconnaître un type et/ou un état d'un signal dans au moins une image optique acquise par la caméra, le dispositif d'affichage comportant un module d'affichage propre à générer une image reconstruite à partir du type et/ou de l'état dudit signal reconnu par le module de 15 reconnaissance et à l'afficher sur l'écran. - le module de reconnaissance vérifie auprès du module de déclenchement (20) que le type et/ou l'état dudit signal reconnu est compatible avec le type et/ou un état du prochain signal. l'image reconstruite affichée sur l'écran du dispositif d'affichage comporte, 20 en plus des informations relatives au signal reconnu, des informations relatives aux N signaux en amont du signal reconnu, que le véhicule vient de croiser, et des informations relatives aux M signaux en aval du signal reconnu, que le véhicule va croiser, l'entier N valant par exemple entre un et cinq. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, buts et avantages de 25 celle-ci apparaitront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif, cette description étant faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique du système d'assistance à la conduite d'un véhicule ferroviaire selon l'invention ; 30 - les figures 2 et 3 sont des représentations schématiques d'images affichées en cabine sur un dispositif d'affichage du système de la figure 1. La figure 1 représente un système 1 d'assistance à la conduite d'un véhicule ferroviaire. Le système 1 comporte une caméra 2, qui est embarquée à bord du véhicule et 35 qui est propre, lorsqu'elle est déclenchée, à acquérir une pluralité d'images optiques de 3041593 4 l'environnement du train et, plus particulièrement, en avant du train, au-dessus et sur le côté de la voie, là où sont implantés les signaux de signalisation. La caméra 2 est un équipement ajouté, de préférence à l'intérieur de la cabine du véhicule, derrière une zone du pare-brise de la cabine balayée par un essuie-glace, de 5 manière, en cas de pluie par exemple, à acquérir une image optique dont la qualité soit suffisante pour permettre une reconnaissance automatique d'un signal dans une séquence d'images acquises par la caméra 2. La caméra 2 présente des caractéristiques adaptées pour permettre la détection et la reconnaissance automatique des signaux de signalisation. La caméra 2 présente 10 notamment une résolution spatiale, un agrandissement, une sensibilité (en particulier dans les gammes de couleurs des signaux optiques), etc., adaptés. Le système 1 comporte également un dispositif d'affichage 4, comportant un écran 6 et un module d'affichage 8. L'écran 6 est disposé en cabine, sur le pupitre de contrôle du conducteur. 15 Dans une variante de réalisation particulièrement simple, les images acquises par la caméra 2 sont transmises directement au module d'affichage 8 pour être affichées sur l'écran 6. De cette manière, le conducteur dispose d'une visualisation directe de l'image capturée par la caméra et des signaux de signalisation disposés le long de la voie, ainsi que, avantageusement, une rémanence de l'information et un agrandissement permettant 20 de reconnaitre facilement le signal filmé (comme cela est par exemple illustré sur la figure 3). Cependant, dans le présent mode de réalisation, au-delà de l'image affichée sur l'écran 6, une image est reconstruite à partir d'une séquence d'images du signal observé par la caméra 2 et qui ont subi un traitement de reconnaissance adapté de manière à 25 reconnaitre automatiquement le signal observé et son état pour en extraire une information pertinente pour le conducteur. Pour cela, le système 1 comporte un module de reconnaissance 10 propre à reconnaitre un type et un état d'un signal dans une séquence d'images délivrée en sortie de la caméra 2. Ces informations relatives à un signal reconnu sont transmises au module 30 d'affichage 8 qui construit une image reconstruite afin de l'afficher sur l'écran 6. Comme représenté sur les figures 2 et 3, l'image reconstruite comporte non seulement les informations relatives au prochain signal vers lequel le train s'avance, mais également les N signaux passés que le train vient de croiser et, éventuellement, des M signaux à venir que le véhicule est censé croiser. Sur la figure 2, N et M sont égaux à 35 deux. Sur la figure 2 les signaux à venir, situés en aval du prochain signal, ne sont pas encore reconnus et les informations de type et d'état associées ne sont pas encore 3041593 5 affichées. Le fait pour le conducteur de disposer d'informations relatives à l'enchaînement des signaux le long de la voie, lui permet de mieux interpréter la situation et par conséquent de mieux piloter le véhicule. L'affichage des signaux passés, en amont du prochain signal permet au conducteur d'avoir un historique des signaux rencontrés. 5 Le système 1 comporte un module de positionnement 12 du véhicule permettant de déterminer une position instantanée du véhicule le long de la voie. Pour cela le module de positionnement 12 met en oeuvre de préférence un dispositif de localisation 14, par exemple du type par satellites, par exemple GPS, délivrant une position instantanée estimée ainsi qu'un intervalle de précision sur cette position instantanée mesurée. Le 10 module de positionnement 12 comporte également une base de données de cartographie 16, comportant les différentes cartographies des voies sur lesquelles le véhicule est susceptible de circuler. Le module de positionnement 12, en considérant la position instantanée estimée par le dispositif de localisation 14 et en consultant la cartographie de la voie sur laquelle le véhicule est entrain de circuler, délivre une position instantanée du 15 véhicule le long de la voie, avec une précision élevée, plus élevée que celle sur la position instantanée estimée par le seul dispositif de localisation 14. En variante, des équipements d'odométrie équipant le véhicule sont mis à contribution de manière à fiabiliser la mesure de la position instantanée du véhicule le long de la voie. 20 Le système 1 comporte une base de données de signalisation 18 comportant, pour chaque voie sur laquelle le véhicule est susceptible de circuler, une table recensant l'ensemble des signaux de signalisation implantés le long de cette voie. Plus précisément la table associée à une voie comporte, pour chaque signal, un identifiant unique du signal, la position d'implantation du signal le long de la voie, le type de ce signal (il s'agit par 25 exemple d'un panneau statique ou d'un signal lumineux), le ou chaque état possible de ce signal (jaune, orange, orange clignotant, rouge pour un signal du type lumineux, ou l'information délivrée par un panneau statique), ainsi que les actions requises de la part du conducteur par le signal considéré (freinage en amont du signal pour éviter de dépasser le signal lumineux dans l'état rouge, réduction de la vitesse pour respecter un 30 panneau de limitation de vitesse, etc.) Le système 1 comporte un module de déclenchement 20 propre à acquérir la position instantanée du véhicule le long de la voie, délivrée par le module de positionnement 12 et à interroger la base de données de signalisation 18 pour connaître, compte tenue de cette position instantanée, la position du prochain signal le long de la 35 voie sur laquelle circule le véhicule. Le module de déclenchement 20 détermine la distance séparant le véhicule du prochain signal que le véhicule doit croiser. 3041593 6 Si cette distance est inférieure à une distance seuil, le module de déclenchement 20 émet un signal de déclenchement propre à déclencher l'acquisition d'une séquence d'images par la caméra 2 et son traitement par le module de reconnaissance 10 afin d'extraire les informations pertinentes relatives à ce prochain signal et les passer au 5 module d'affichage 8 pour qu'il reconstruise une image propre à être affichée sur l'écran 6. Avantageusement, le module de déclenchement 20, lorsqu'il interroge la base de données de signalisation 18, extrait les autres données relatives au prochain signal. En particulier la base de données de signalisation 18 transmet au module de déclenchement 10 20 le type et les états possibles du prochain signal. Après avoir extrait un signal reconnu de la séquence d'images optiques acquise par la caméra 2, le module de reconnaissance 10 vérifie que le type et/ou l'état du signal reconnu correspond au type et/ou à un état possible du prochain signal. Si cette vérification est négative, la reconnaissance d'un signal à partir des images 15 optiques acquises par la caméra a échoué et un message de signal non reconnu est envoyé au module d'affichage 8, qui intègre cette information dans l'image reconstruite sous la forme d'un symbole adapté connu du conducteur. En revanche, si cette vérification s'avère être positive, le signal reconnu par le module de reconnaissance 10 est exact avec une grande probabilité. 20 Avantageusement, le système 1 comporte un dispositif d'alerte 22, de préférence sonore, piloté par le module de reconnaissance 10, propre à émettre un signal sonore dès que le module de déclenchement 20 déclenche la caméra 2 pour l'acquisition d'images. De préférence, le signal sonore émis par le dispositif 22 est caractéristique du type du prochain signal que le véhicule doit croiser, tel qu'indiqué dans la base de données de 25 signalisation 18 et extrait par le module de déclenchement 20. Enfin, le système 1 comporte un module de contrôle 24, déclenché par le module de déclenchement 20, qui lui transmet les données relatives au prochain signal que le train doit croiser, telles qu'extraites de la base de données de signalisation 18, en particulier les actions associées à ce prochain signal que doit entreprendre le conducteur. 30 Une fois le prochain signal reconnu par le module de reconnaissance 10, le module de contrôle 24 surveille différents dispositifs du train (système de freinage, système de commande de la puissance du moteur, etc.) et vérifie que les actions entreprises par le conducteur à l'approche du prochain signal ou juste après avoir franchi le prochain signal, correspondent aux actions à entreprendre telles qu'indiquées dans la 35 base de données de signalisation 18. 3041593 7 Si le module de contrôle 24 constate que ces actions ne sont pas réalisées en temps, il prend la main sur des actionneurs adaptés pour réaliser automatiquement ces actions. Eventuellement, le module de contrôle 24, ne peut réaliser qu'un nombre réduit d'actions relatives à la sécurité du véhicule (freinage d'urgence, ralentissement du train, 5 etc.) Avec un tel système, le conducteur est informé que le train s'approche d'un signal. Il est également informé de l'enchainement des différents signaux et de la manière dont il convient d'interpréter le prochain signal en fonction des signaux ayant été franchis et/ou des signaux à venir. Il dispose aussi de la rémanence de l'information de signalisation si, 10 pour une quelconque raison le conducteur n'a pas été en mesure d'observer le signal. Ces informations sont synthétisées sous forme de symboles adaptés dans une image reconstruite affichée sur l'écran. Eventuellement une portion de l'image reconstruite reprend directement, soit la séquence d'images soit une image acquise par la caméra 2. 15 Le système venant d'être présenté est un équipement qui peut facilement être installé sur un véhicule existant. La solution proposée n'utilise pas d'équipement de signalisation supplémentaire à placer sur la voie. Seule la base de données de signalisation 18 est à mettre à jour lors d'une modification de la signalisation le long de la voie. 20 REVENDICATIONS1.- Système (1) d'assistance à la conduite d'un véhicule ferroviaire comportant : - une caméra (2) embarquée à bord du véhicule et propre à acquérir une pluralité d'images optiques des signaux de signalisation implantés le long de la voie sur laquelle circule le véhicule ferroviaire ; et - un dispositif d'affichage (4) comportant un écran (6) situé en cabine et propre à afficher une image correspondant à une image optique acquise par la caméra. 2.- Système selon la revendication 1, comportant un module de positionnement (12) propre à déterminer une position instantanée du véhicule le long de la voie ; une base de données de signalisation (18) comportant, pour chaque signal implanté le long de la voie, au moins une position dudit signal, et, de préférence, un type dudit signal, un ou plusieurs états possibles dudit signal, et, éventuellement, une action à réaliser au voisinage dudit signal ; et un module de déclenchement (20) propre à déclencher la caméra (2) lorsque la position instantanée du véhicule le long de la voie déterminée par le module de positionnement (12) permet de sélectionner au moins un prochain signal dans la base de donnée de signalisation (18). 3.- Système selon la revendication 2, comportant un dispositif d'alerte (22) propre à émettre un signal, notamment sonore, le signal étant de préférence caractéristique d'un type du prochain signal. 4.- Système selon la revendication 2 ou la revendication 3, dans lequel le module de positionnement (12) comporte un dispositif de localisation (14) du type par satellites, de préférence associé à une base de données de cartographie (16) de la voie. 5.- Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, comportant un module de contrôle (24) propre à vérifier si le conducteur réalise une action correspondant à une action associée au prochain signal, et à contrôler le véhicule pour réaliser l'action associée au prochain signal au cas où le conducteur de la réaliserait pas. 6.- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'image affichée sur l'écran (6) est une image optique acquise par la caméra (2). 3041593 9 7.- Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comportant un module de reconnaissance (10) propre à reconnaître un type et/ou un état d'un signal dans au moins une image optique acquise par la caméra (2), le dispositif d'affichage (4) comportant un module d'affichage (8) propre à générer une image reconstruite à partir du 5 type et/ou de l'état dudit signal reconnu par le module de reconnaissance (10) et à l'afficher sur l'écran (6). 8.- Système selon la revendication 2 et la revendication 7 en combinaison, dans lequel le module de reconnaissance (10) vérifie auprès du module de 10 déclenchement (20) que le type et/ou l'état dudit signal reconnu est compatible avec le type et/ou un état du prochain signal. 9.- Système selon la revendication 7 ou la revendication 8, dans lequel l'image reconstruite affichée sur l'écran (6) du dispositif d'affichage (8) comporte, en plus des 15 informations relatives au signal reconnu, des informations relatives aux N signaux en amont du signal reconnu, que le véhicule vient de croiser, et des informations relatives aux M signaux en aval du signal reconnu, que le véhicule va croiser, l'entier N valant par exemple entre un et cinq.