Brevet FR3075146A1 — publié le 20190621

DISPOSITIF DE POSITIONNEMENT EQUIPANT UN VEHICULE DE MAINTENANCE CIRCULANT SUR UN RESEAU FERROVIAIRE EQUIPE D'UN SYSTEME DE SUPERVISION DU TRAFIC L'invention a pour domaine celui des equipements pour la circulation des vehicules sur un reseau ferroviaire equipe d'un systerne de supervision du trafic. Dans le present document, on entend par « vehicule », tout vehicule guide apte a se deplacer sur un reseau ferroviaire, comme par exemple un train, un tramway, un metro. Les operateurs de reseaux ferroviaires equipes d'un systerne de supervision du trafic demandent que soient implementees de plus en plus de fonctions additionnelles. C'est en particulier le cas pour la circulation des vehicules de maintenance sur le reseau ferroviaire. On souhaite en effet pouvoir connaitre a chaque instant la position sur le reseau d'un vehicule de maintenance introduit sur les voies. II est par exemple utile de determiner cette information pour la communiquer aux operateurs, situes a bord du vehicule de maintenance, af in qu'ils puissent piloter ce vehicule pour rejoindre, rapidement et precisement, l'endroit du reseau 0E1 un equipement defaillant a ete identifie et sur lequel ils doivent intervenir. Cependant, it n'est pas envisageable d'equiper un vehicule de maintenance avec un calculateur vital (« vital computer » en anglais) constituant la composante bord d'un systerne ATC (« Automatic Train Control ») dans un systerne de supervision du type CBTC (« Communication Based Train Control »). En effet, un tel calculateur vital est un calculateur de securite, qui est par consequent coOteux. II n'est donc pas economiquement possible d'equiper une flotte entiere de vehicules de maintenance. De plus, comme tout autre vehicule circulant sur le reseau, le calculateur vital d'un vehicule de maintenance devrait, pour determiner sa position instantanee, etre associe a un ensemble de capteurs odometriques et a une antenne. En effet, pour le positionnement des vehicules, des balises sont disposees le long de la voie en des positions d'implantation connues. Lorsque ('antenne d'un vehicule en mouvement passe au-dessus d'une balise, cette derniere transmet au bord un identifiant. A partir de cet identifiant et d'une base de donnees associant identifiant et position des balises, le calculateur vital du vehicule determine la position de la balise au-dessus de laquelle passe le vehicule et, par consequent, la position instantanee de ce dernier. Entre deux balises, pour determiner la position instantanee du vehicule, le calculateur vital se 2 fonde sur les mesures de distance parcourue depuis la derniere balise rencontree, mesures delivrees par les capteurs odometriques. L'emploi d'un calculateur vital necessite donc que le vehicule de maintenance soit equipe de capteurs et antennes additionnels. Ceci complique et augmente les coOts de 5 deploiement d'une telle solution. Enfin, un calculateur vital presente un encombrement sterique relativement important. II ne pourrait pas facilement etre implante a bord d'un vehicule de maintenance, en particulier d'un vehicule de maintenance déjà en service, les vehicules de maintenance etant souvent des vehicules de petites dimensions. 10 Par ailleurs, les fonctionnalites d'un tel calculateur vital seraient, a bord d'un vehicule de maintenance, sous-utilisees. En effet, un calculateur vital regoit du sol des informations d'autorisation de mouvement lui permettant de calculer un profil de vitesse sur la portion de la voie qui lui est ouverte. Cette fonction ne serait manifestement pas utilisee dans le cas d'un vehicule de maintenance. 15 L'invention a donc pour but de repondre a ce probleme. L'invention a pour objet un dispositif de positionnement destine a equiper un vehicule, de preference un vehicule de maintenance, pour lui permettre de circuler sur un reseau ferroviaire equipe d'un systeme de supervision du trafic, caracterise en ce que le dispositif de positionnement est portable de maniere a pourvoir etre emporte a bord du 20 vehicule par un operateur au moment 0E1 l'operateur monte dans ledit vehicule, le dispositif de positionnement comportant : un module de radiocommunication propre a etablir une liaison avec une station de base selectionnee parmi une pluralite de stations de base d'une infrastructure de communication du systeme de supervision en fonction de la position du vehicule, le module de radiocommunication etant propre a collecter un 25 identifiant de station de la station de base avec laquelle it a etabli une liaison ; et une base de donnees comportant une description du reseau ferroviaire, associant une information de position, a cheque identifiant de station des stations de base de ('infrastructure de communication, le dispositif de positionnement etant propre a determiner une position instantanee du vehicule a partir de l'information de position associee a l'identifiant de 30 station collecte par le module de radiocommunication a un instant courant. Suivant des modes particuliers de realisation, le calculateur comporte une ou plusieurs des caracteristiques suivantes, prise(s) isolement ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - l'information de position associee a l'identifiant de station d'une station de base est une position geographique de la station de base. 3 - ('information de position associee a l'identifiant de station d'une station de base est une zone de couverture de la station de base. - le module de radiocommunication du dispositif de positionnement est propre a collecter, a un instant courant, les identifiants de station d'une pluralite de stations de 5 base voisines, ainsi qu'une information de puissance relative a la puissance des signaux regus de chaque station de base de la pluralite de stations de base, le dispositif de positionnement etant propre a calculer, en tant que position instantanee du vehicule de maintenance, une position precise a partir de la position geographique et des informations de puissance associees a chaque station de base de la pluralite de stations de base. 10 - le dispositif de positionnement comporte une interface homme/machine sur laquelle est affichee la position instantanee du vehicule determinee par le dispositif de positionnement. - le dispositif de positionnement est propre a etre configure par l'operateur, qui renseigne au moins un identifiant du dispositif de positionnement pour la mission de 15 maintenance a realiser. - le dispositif de positionnement est propre a communiquer periodiquement la position instantanee du vehicule qu'il a determinee a un central au sol du systerne de supervision. - le central au sol du systerne de supervision communique au dispositif de 20 positionnement des informations elementaires pour aider l'operateur a piloter le vehicule en fonction de la position instantanee communiquee. - le dispositif de positionnement comporte une batterie de maniere a etre autonome. L'invention a egalement pour objet un systerne de supervision du trafic equipant 25 un reseau ferroviaire, caracterise en ce qu'il comporte un dispositif de positionnement conforme au dispositif precedent place a bord d'un vehicule, de preference un vehicule de maintenance, circulant sur le reseau ferroviaire. L'invention et ses avantages seront mieux compris a la lecture de la description qui va suivre, donnee uniquement a titre d'exemple et faite en se referant aux dessins 30 annexes sur lesquels : - la figure 1 est une vue schernatique d'un systerne de gestion de la circulation de vehicules sur un reseau ferroviaire ; - la figure 2 est une representation sous forme de blocs d'un systerne selon ('invention ; et, 4 - la figure 3 est une representation schematique du procede d'utilisation du systeme de la figure 2. Sur la figure 1, est represents un reseau 10 equipe d'un systeme de supervision 100 des trains circulant sur ce reseau. 5 Le reseau 10 est subdivise en sections. Sur la figure 1, le reseau 10 comporte cinq sections de voie a deux points d'extremite, referencees 1 a 5, et une section de voie a trois points d'extremite, ou aiguillage, referencee 6. Par exemple, un premier dispositif de detection 11 comporte une boucle a induction entourant la section de voie et permettant de detecter la presence d'un train sur 10 cette section. Par exemple encore, un deuxierne dispositif de detection 15 comporte un compteur d'essieux dispose a une extremite d'entree ou de sortie d'une section et propre a comptabiliser le nombre d'essieux franchissant cette extremite. La difference entre le nombre d'essieux detectes par le ou les dispositifs en entrée et le nombre d'essieux 15 detects par le ou les dispositifs en sortie de la section, est indicative de la presence d'un train sur cette section. Chaque section de voie, ainsi que de preference ses caracteristiques, sont indiquees sur un plan du reseau 10. Chaque section de voie est notamment reperee par un identifiant de section unique. 20 La figure 1 represente un premier train 21 et un second train 22 en circulation sur le reseau 10. Le premier train 21 est un vehicule equipe. Le second train 22 est un train non- equipe. Par « equipe », on entend un train dans lequel est implants ('ensemble des 25 equipements necessaire pour permettre une supervision du deplacement de ce train par le systeme de supervision 100. Le premier train 21 comporte ainsi un controleur embarque 25, un systeme odometrique 26, une antenne 24 pour la communication avec des balises de positionnement le long des voies, un module de radiocommunication 23 pour la 30 communication avec des stations de base 32 d'une infrastructure de communication 30 au sol. De maniere connue en soi, le systeme de supervision 100 comporte : - les controleurs embarques 25 a bord des trains equipes, ou composante bord d'un systeme ATC (« Automatic Train Control »). Un unique controleur embarque 25 etant 35 embarque a bord de chacun des trains equipes, tels que le premier train 21 ; 5 - ('infrastructure de communication 30 ; - un central de planification 41, ou systeme ATS (« Automatic Train Supervision »), apte a planifier la circulation des differents trains circulant sur le reseau 10 ; un systeme d'enclenchement 42, ou systeme CBI (« Calculator Based Interlocking »), 5 apte a gerer l'enclenchement des ressources necessaires a la circulation des trains, tel que les aiguillages, les equipements du reseau 10 de signalisation, etc. ; et, un controleur de zones 43, ou composante sol d'un systeme ATC (« Automatic Train Control »). L'infrastructure de communication 30 est par exemple du type TCP/IP. 10 Elle comporte un reseau local 33, filaire, auquel sont connectes les systemes centraux 41, 42 et 43. Elle comporte une infrastructure de radiocommunication comportant les stations de base 32 (aussi denommees point d'acces), fixes, au sol, a proximite du reseau 10 et connectees aux systemes centraux 41, 42 et 43. 15 Le reseau local 33 est relie aux systemes centraux 41, 42 et 43 par une passerelle 44. Les stations de base 32 sont reparties le long des voies du reseau 10 pour offrir une couverture continue du reseau 10. La position d'implantation de chaque station de base 32 est connue. Chaque station de base 32 couvre une zone de couverture 20 specifique. Chaque station de base 32 est identifiee par un identifiant de station de base qui lui est propre, par exemple son adresse MAC. L'identifiant de station de base sert egalement a reperer la zone de couverture de cette station de base. Ces informations sont egalement stockees dans le plan du reseau. 25 II est a noter qu'a une zone de couverture n'est pas forcement associee une section de la voie. Une zone de couverture peut en effet comporter plus d'une section ou une section peut etre couverte par plusieurs zones de couvertures. Chaque station de base 32 comporte un module de radiocommunication pour communiquer avec les modules de radiocommunication 23 a bord de chacun des trains 30 equipes et, avantageusement, avec les dispositifs 11 et 15 pour la detection des trains. Le central de planification 41 permet de tracer une route pour qu'un train equipe realise la mission qui lui est attribuee. Le central d'enclenchement 42 ouvre la route ainsi tracee en allouant et en enclenchant les sections correspondantes du reseau. Puis, lorsqu'un vehicule equipe a 35 franchi une section, it libere cette section en cooperant avec le controleur de zones 43. 6 Chaque train equipe transmet sa position courante au central 41. Celle-ci est determinee en combinant les informations delivrees par le systeme odometrique 24 et l'antenne 26 de communication avec des balises de positionnement placees le long de la voie (non representees sur la figure 1). 5 Pour augmenter le niveau de sOrete, le controleur de zones 43 determine egalement la position de chaque train, en particulier les trains equipes pour une supervision par le systeme 100, circulant sur le reseau 10 a partir des informations de detection a la voie delivrees par les dispositifs de detection 11 et 15. Le controleur de zones 43 est propre a fournir a chaque train une autorisation de 10 mouvement, qui garantit la securite de circulation du train considers sur une portion de voie ferree (par exemple ne pas fournir a un train une autorisation de mouvement qui lui permettrait d'aller au-dela de l'arriere du train qui le precede). L'autorisation de mouvement est determinee notamment a partir de la position courante des trains. Dans le systeme 100, c'est le controleur embarque 25 d'un train equipe qui 15 autorise, le mouvement de ce train sur un chemin compose des ressources convenablement allouees et enclenchees. Si le deplacement d'un train equipe sur le reseau 10 s'effectue automatiquement, ou tout au moins dans un mode supervise, celui d'un train non-equipe s'effectue a vue. Le second train 22 est un train non-equipe du type, par exemple et de preference 20 un train de maintenance. II est mis en service sur le reseau 10 occasionnellement af in de transporter une equipe de maintenance au plus pres d'un point du reseau 10 0E1 cette equipe doit intervenir. Selon ('invention, pour la realisation d'une mission de maintenance, un operateur de ('equipe de maintenance monte a bord du second train 22 avec un dispositif de 25 positionnement 50. Comme represents a la figure 2, le dispositif de positionnement 50 est un dispositif portable. II comporte par exemple un ordinateur 118, une base de donnees 116, une interface homme/machine 110, et un module de radiocommunication 112. Ces differents composants electroniques sont alimentes par une batterie 114, assurant l'autonomie du 30 dispositif 50. L'ordinateur 118 comporte des moyens de calcul et des moyens de memorisation, qui stockent des instructions de programmes d'ordinateur, aptes a etre executees par les moyens de calcul. L'ordinateur 118 est egalement interface avec ('interface homme/machine 110. 35 L'identifiant homme/machine 110 est par exemple constituee par un ecran tactile pour 7 afficher des informations a destination de l'operateur et acquerir des informations saisies par l'operateur. Le dispositif 50 est caracterise par un identifiant de dispositif. Cet identifiant de dispositif est saisi par l'operateur au debut de la mission de maintenance et stocke dans 5 la base de donnees 116. L'ordinateur 118 est interface a la base de donnees 116, dans laquelle it peut lire et ecrire. La base de donnees 116 stocke une description du reseau ferroviaire 10, telle que le plan du reseau, mentionnant les sections de voie et les zones de couverture. Eventuellement cette description est telechargee depuis le central de planification 41 au 10 debut de la mission de maintenance, avant que le second vehicule 22 ne rentre sur le reseau 10. L'ordinateur 118 est enfin interface avec le module de radiocommunication 112 pour la communication sans-fil avec les stations de bases 32 de ('infrastructure de communication 30. La communication entre le module 50 et les stations de base 32 15 s'effectue selon le merne protocole que celui utilise pour la communication entre les modules 23 des trains equipes et les stations de base 32. De maniere connue en soi, le module de radiocommunication 112, lorsqu'il etablit une liaison radio avec une station de base 32 recupere l'identifiant MAC de cette derniere. En interrogeant la base de donnees 116, l'ordinateur 118 est propre, a partir de 20 l'identifiant MAC regu, a determiner la zone de couverture a l'interieur de laquelle le second train 22 circule a ('instant courant. Ceci constitue une premiere maniere de positionner le second train 22 sur le reseau 10. En variante, le module de radiocommunication 112, alors qu'il a etabli une liaison avec une station de base 32, evalue en permanence la qualite de cette liaison et 25 recherche d'autres stations de base de l'environnement avec lesquelles it serait susceptible d'etablir une nouvelle liaison de meilleure qualite. Notamment, le module de radiocommunication 112 mesure une puissance des signaux regus depuis plusieurs stations de base voisines. A partir de l'identifiant MAC de chacune de ces stations de bases 32, l'ordinateur 118 est propre a interroger la base de donnees 116 et recuperer la 30 position geographique de chacune de ces stations de base 32. De la, l'ordinateur 118 est propre a determiner, par triangulation, une position precise du second vehicule 22. Ceci constitue une seconde maniere de positionner le second train 22 sur le reseau 10. L'ordinateur 118 est propre a afficher la position du second vehicule 22 ainsi determinee sur l'ecran de ('interface homme-machine 110. De preference, cette 35 information de position courante est affichee de maniere graphique, en superposant au 8 plan de la voie, donne par la base de donnees 116, un symbole representant la position du second train 22. Par exemple, dans la premiere maniere de determiner la position du second train, les sections de la voie dans la zone de couverture a l'interieur de laquelle se situe le second train sont surlignees, ou, dans la seconde maniere de determiner la 5 position du second train, un pointeur est place a l'endroit Ouse trouve le second train. L'interface homme/machine 110 permet egalement, et de preference, a l'operateur d'indiquer le point d'entree du second train 22 sur le reseau 10, au debut de la mission de maintenance, ainsi que le point de destination de la mission de maintenance. II saisit par exemple l'identifiant de section des sections de voie correspondantes. 10 La figure 3 represente le procede 200 pour la circulation du second train 22. A l'etape 210, une mission de maintenance est definie, en particulier en determinant un identifiant de mission, et, de preference, une section d'entree sur le reseau 10 et une section de destination sur le reseau 10. Une equipe de maintenance est affectee a cette mission de maintenance ainsi 15 qu'un train de maintenance adapte a la mission de maintenance, par exemple le second train 22. Au moment de monter a bord du second train 22, un operateur de ('equipe de maintenance vient prendre le dispositif 50 sur une étagère de stockage dans un garage de maintenance et monte a bord du second vehicule 22 avec le dispositif 50. 20 A l'etape 220, une fois a bord, l'operateur configure le dispositif 50. II saisit un identifiant qui sera l'identifiant de train du second train 22 pour la mission de maintenance, ainsi que les identifiants de section des sections d'entree et de destination. II selectionne dans la base de donnees 116 et affiche sur l'ecran de l'interface homme/machine 110 un plan de la voie adapte a la mission de maintenance. 25 A l'etape 230, juste avant de rentrer sur le reseau 10, le dispositif 50 etablit une communication avec le central de planification 41 via ('infrastructure de communication 30 et lui indique son identifiant de train, et, de preference, sa section d'entree et sa section de destination sur le reseau 10. A l'etape 240, alors que le second train 22 se deplace sur le reseau 10, le 30 dispositif 50 determine la position courante du second train 22 a partir de l'identifiant MAC d'au moins une station de base 32. II affiche la position ainsi determinee sur l'ecran de l'interface homme/machine 110 de sorte que l'operateur peut piloter le second vehicule vers la section de destination. Dans ce premier mode de realisation, l'operateur pilote a vue le second train 22, 35 mais a connaissance de la position courante du second train 22 sur le reseau 10. 9 Dans un second mode de realisation avantageux, a l'etape 250, le dispositif 50 indique periodiquement la position qu'il a lui-merne determinee pour le second train 22 au central de planification 41. Le central 41 prend en compte cette information de position et le ou les sections de voie occupees par le second train 22, indiquees par le controleur de 5 zone 43 et determinees a l'aide du deuxierne dispositif de detection 15, pour gerer la circulation des autres trains sur le reseau 10, notamment celle du premier train 21. De preference, grace aux informations delivrees par les differents dispositifs de detection 11 et 15 a la voie, le controleur de zone 43 est propre a identifier une section de la voie occupee a ('instant courant par le second train 22 et a l'indiquer au central de 10 planification 41. En croisant les informations de position delivrees d'une part par le dispositif 50 embarque a bord du second train 22 et d'autre part par le controleur de zone 43, le central de planification 41 peut gerer la circulation des trains avec un niveau de sOrete accru. Dans un troisierne mode de realisation particulierement avantageux, a l'etape 260, 15 le central 41 Ore la route du second train 22. Par exemple, le central 41 demande que soient reservees et convenablement enclenchees les ressources voie permettant au second train 22 de realiser sa mission, et ceci en tenant compte des eventuelles contraintes imposees sur le deplacement du second train 22 par les autres trains circulant au meme instant sur le reseau 10, comme par exemple le premier train 21. 20 II s'agit notamment de commander les equipements de signalisation pour indiquer a l'operateur pilotant le second train 22 a vue qu'une route lui a ete ouverte. De preference, le central 41 communique au dispositif de positionnement 50 certaines informations elementaires pour aider l'operateur a piloter le second train, telles que par exemple les sections de voie qui ont ete ouvertes au second train 22. Celles-ci 25 sont indiquees a l'operateur par un graphisme adapte sur le plan affiche a l'ecran de l'interface homme/machine. Ainsi, avec le dispositif de positionnement selon ('invention, it n'est pas necessaire d'equiper chacun des vehicules de maintenance d'un calculateur vital pour qu'il puisse circuler sur le reseau. 30 Si, dans un premier mode de realisation simple, le dispositif de positionnement sert uniquement a informer l'operateur du vehicule de maintenance, dans les second et surtout troisierne modes de realisation, REVENDICATIONS1.- Dispositif de positionnement (50) destine a equiper un vehicule, notamment un vehicule de maintenance, pour lui permettre de circuler sur un reseau ferroviaire (10) equipe d'un systeme de supervision (100) du trafic, caracterise en ce que le dispositif de positionnement est portable de maniere a pourvoir etre emporte a bord d'un vehicule de maintenance (22) par un operateur au moment 0E1 l'operateur monte dans ledit vehicule de maintenance, le dispositif de positionnement (50) comportant : - un module de radiocommunication (112) propre a etablir une liaison avec une station de base selectionnee parmi une pluralite de stations de base (32) d'une infrastructure de communication (30) du systeme de supervision (100) en fonction de la position du vehicule de maintenance, le module de radiocommunication etant propre a collecter un identifiant de station de la station de base avec laquelle il a etabli une liaison ; et, - une base de donnees (116) comportant une description du reseau ferroviaire, associant une information de position a chaque identifiant de station des stations de base de ('infrastructure de communication, le dispositif de positionnement (50) etant propre a determiner une position instantanee du vehicule de maintenance a partir de l'information de position associee a l'identifiant de station collecte par le module de radiocommunication a un instant courant. 2.- Dispositif de positionnement selon la revendication 1, dans lequel l'information de position associee a l'identifiant de station d'une station de base (32) est une position geographique de la station de base. 3.- Dispositif de positionnement selon la revendication 1, dans lequel l'information de position associee a l'identifiant de station d'une station de base (32) est une zone de couverture de la station de base. 4.- Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le module de radiocommunication du dispositif de positionnement (50) est propre a collecter, a un instant courant, les identifiants de station d'une pluralite de stations de base voisines, ainsi qu'une information de puissance relative a une puissance des signaux regus de chaque station de base de la pluralite de stations de base voisines, le dispositif de 11 positionnement (50) etant propre a calculer, en tant que position instantanee du vehicule de maintenance (22), une position precise a partir de la position geographique et de ('information de puissance associee a chaque station de base de la pluralite de stations de base voisines. 5 5.- Dispositif de positionnement selon l'une quelconque des revendications precedentes, dans lequel le dispositif de positionnement (50) comporte une interface homme/machine (110) sur laquelle est affichee la position instantanee du vehicule de maintenance (22) determinee par le dispositif de positionnement. 10 6.- Dispositif de positionnement selon l'une quelconque des revendications precedentes, dans lequel le dispositif de positionnement (50) est propre a etre configure par l'operateur, qui renseigne au moins un identifiant du dispositif de positionnement pour une mission de maintenance a realiser. 15 7.- Dispositif de positionnement selon l'une quelconque des revendications precedentes, dans lequel le dispositif de positionnement (50) est propre a communiquer periodiquement la position instantanee du vehicule de maintenance qu'il a determinee a un central au sol du systerne de supervision (100). 20 8.- Dispositif de positionnement selon la revendication 7, dans lequel le dispositif de positionnement (50) est propre a recevoir, en provenance du central au sol du systerne de supervision, des informations elementaires pour aider l'operateur a piloter le vehicule de maintenance (22) en fonction de la position instantanee communiquee. 25 9.- Dispositif de positionnement selon l'une quelconque des revendications precedentes, dans lequel le dispositif de positionnement (50) comporte une batterie (114) de maniere a etre autonome. 30 10.- Systeme de supervision (100) du trafic equipant un reseau ferroviaire, caracterise en ce qu'il comporte un dispositif de positionnement (50) selon l'une quelconque des revendications 1 a 9 embarque a bord d'un vehicule notamment de maintenance (22) circulant sur le reseau ferroviaire.