Brevet FR3117440A1 — publié le 20220617

Véhicule ferroviaire, ensemble de véhicules ferroviaires et procédé de télécommunication mis en œuvre par au moins un véhicule ferroviaire Véhicule ferroviaire (10) comprenant : au moins un bloc de phares ; un dispositif de couplage pour coupler ledit véhicule ferroviaire à un autre véhicule ferroviaire comprenant au moins un bloc de phares, lesdits blocs de phares se faisant face ; un module de télécommunication (50). Le module de télécommunication (50) comprend au moins un bloc parmi un bloc d’émission (510e, 512) et/ou un bloc de réception (510r, 511), ledit bloc d’émission étant adapté pour collecter des données, pour transmettre lesdites données par modulation, de la lumière émise par ledit bloc de phares (512), et/ou ledit bloc de réception étant adapté pour recevoir, un signal en provenance d’un bloc de phare d’un autre véhicule ferroviaire , pour transformer ledit signal lumineux en signal électrique, et déterminer des données. Figure pour l'abrégé : Figure 2 Véhicule ferroviaire, ensemble de véhicules ferroviaires et procédé de télécommunication mis en œuvre par au moins un véhicule ferroviaire La présente invention concerne le domaine de la télécommunication des véhicules ferroviaires, et concerne notamment un véhicule ferroviaire comprenant : au moins un bloc de phares, parmi un bloc de phares avant, disposé à l’avant du véhicule et un bloc de phares arrière, disposé à l’arrière du véhicule ; un dispositif de couplage adapté pour coupler ledit véhicule ferroviaire à un autre véhicule ferroviaire comprenant également au moins un bloc de phares et adapté pour être couplé audit véhicule ferroviaire via ledit dispositif de couplage, lesdits blocs de phares du véhicule ferroviaire et dudit autre véhicule ferroviaire couplés se faisant alors face ; un module de télécommunication adapté pour mettre en œuvre une télécommunication entre ledit véhicule ferroviaire et un autre véhicule ferroviaire couplé via ledit dispositif de couplage. Les véhicules ferroviaires couplés via leur dispositif de couplage sont notamment les motrices de rames de train. Le dispositif de couplage, généralement un attelage automatique, comprend entre autres, un module connecteur électrique comprenant 150 à 200 broches de contact, permettant via chacune de ces broches couplée à la broche correspondante de l’autre véhicule ferroviaire, la mise en œuvre de télécommunications : un ensemble de broches peut être dédié aux télécommunications de données relatives aux fermetures de portes des rames, un autre ensemble de broches aux données de freinage, à la phonie des conducteurs etc. Or, ce module connecteur électrique est aujourd’hui saturé. Il existe donc un besoin de délester la charge en télécommunication du module connecteur, la capacité de télécommunication libérée pouvant alors être réaffectée aux fonctions principales et sécuritaires de la rame. A cet effet, suivant un premier aspect, l’invention propose un véhicule ferroviaire du type précité, dans lequel le module de télécommunication comprend au moins un bloc parmi un bloc d’émission VLC (acronyme de Visible Light Communication, transmission par la lumière visible) et/ou un bloc de réception VLC, ledit bloc d’émission VLC étant adapté pour collecter des données à transmettre, pour transmettre lesdites données par modulation, en fonction desdites données, de la lumière émise par ledit bloc de phares, et/ou ledit bloc de réception VLC comprenant un photorécepteur disposé au niveau du bloc de phare, ledit bloc de réception VLC étant adapté pour recevoir, sur ledit photorécepteur, un signal lumineux en provenance d’un bloc de phare d’un autre véhicule ferroviaire couplé audit véhicule ferroviaire par ledit dispositif de couplage, pour transformer ledit signal lumineux en signal électrique, et déterminer des données par démodulation dudit signal électrique. L’invention permet ainsi de fournir un canal de communication supplémentaire dans les véhicules ferroviaires, tirant partie des spécificités de couplage entre véhicules ferroviaires. Dans des modes de réalisation, un véhicule ferroviaire suivant l’invention comporte en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. Ledit module de télécommunication comprend : ledit bloc d’émission VLC adapté pour émettre des données à transmettre par modulation de la lumière émise par ledit bloc de phares, et ledit bloc de réception VLC comprenant un photorécepteur disposé au niveau dudit bloc de phare. Ledit module de télécommunication est adapté pour l’émission VLC et la réception VLC via le bloc de phares avant, ledit véhicule ferroviaire comprenant en outre un autre module de télécommunication adapté pour l’émission VLC et la réception VLC via le bloc de phares arrière, ledit autre module de télécommunication comprenant un autre bloc d’émission VLC et un autre bloc de réception VLC ; ledit autre bloc d’émission VLC étant adapté pour collecter des données à transmettre, pour transmettre lesdites données par modulation, en fonction desdites données, de la lumière émise par ledit bloc de phares arrière ; ledit autre bloc de réception VLC comprenant un photorécepteur disposé au niveau du bloc de phares arrière et étant adapté pour recevoir, sur ledit photorécepteur, un signal lumineux en provenance d’un bloc de phare d’un autre véhicule ferroviaire couplé audit véhicule ferroviaire, pour transformer ledit signal lumineux en signal électrique, et déterminer des données par démodulation dudit signal électrique. La technologie VLC implémentée est conforme au protocole Li-Fi. Suivant un deuxième aspect, la présente invention propose un ensemble de véhicules ferroviaires couplés comprenant ledit véhicule ferroviaire tel que précité couplé à un autre véhicule ferroviaire tel que précité, lesdits véhicules ferroviaires étant adaptés pour mettre en œuvre une télécommunication VLC entre eux via leur module de télécommunication respectif. Suivant un troisième aspect, la présente invention propose un procédé de télécommunication mis en œuvre par au moins un véhicule ferroviaire. Ces caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : la représente une vue schématique d’un ensemble de véhicules ferroviaires dans un mode de réalisation de l’invention ; la représente un ensemble de modules de télécommunication sans fil Li-Fi dans un mode de réalisation de l’invention ; la est un organigramme d’étapes mises en œuvre dans un mode de réalisation de l’invention. La représente un ensemble 20 de véhicules ferroviaires comprenant ici deux véhicules ferroviaires 10 couplés entre eux. Dans ce cas, les véhicules ferroviaires 10 couplés sont référencés respectivement 10A et 10B. Chaque véhicule ferroviaire 10A, 10B comprend une voiture d’extrémité avant et une voiture d’extrémité arrière entre lesquelles s’étend un ensemble de voitures ferroviaires. Dans le cas présent une voiture d’extrémité arrière du véhicule ferroviaire 10A est couplée à une extrémité arrière du véhicule ferroviaire 10B. Dans le cas présent, chaque voiture d’extrémité de chaque véhicule ferroviaire comprend un dispositif de couplage. Les dispositifs de couplage des véhicules ferroviaires 10A et 10B lorsqu’ils sont couplés l’un à l’autre formant un coupleur automatique 15. Chaque dispositif de couplage comprend un connecteur électrique adapté pour, lors d’une opération de couplage avec un autre dispositif de couplage d’un autre véhicule, mettre en œuvre une télécommunication entre les véhicules via leur dispositif de couplage respectif et notamment via les contacts de leur connecteur électrique respectif. Chaque voiture d’extrémité de chaque véhicule 10 comporte un module de télécommunication Li-Fi 51. Plus précisément lorsque les voitures d’extrémité des véhicules 10A, 10B sont couplées leurs modules de télécommunication Li-Fi 51 respectifs forment un ensemble 50 de modules de télécommunication Li-Fi, représenté en . L’ensemble 50 de modules de télécommunication Li-Fi comprend deux modules de télécommunication Li-Fi 51 similaires chacun embarqué dans une voiture d’extrémité respective 10A, 10B. Chaque voiture d’extrémité 10 comporte à au moins l’une de ces extrémités, un ensemble de phares 512 adaptés pour émettre de la lumière face à l’extrémité concernée du train. Pour ce faire, chaque ensemble de phares 512 comprend par exemple des LEDs. Lorsque deux voitures d’extrémités 10 sont couplées l’une à l’autre, les ensembles de phare 512 situés à leur extrémité par laquelle elles sont couplées, se font face. Chaque module de télécommunication Li-Fi 51 comprend, ainsi un ensemble de phares 512, un photorécepteur Li-Fi 511 et un contrôleur Li-Fi 510. Le contrôleur Li-Fi 510 comporte un contrôleur d’émission Li-Fi 510e et un contrôleur de réception Li-Fi 510r. Au sein d’un module de télécommunication Li-Fi 51 : le contrôleur d’émission Li-Fi 510e est adapté pour collecter les données numériques à transmettre par voie Li-Fi depuis ledit module de télécommunication Li-Fi 51, pour déterminer, en fonction desdites données collectées, des variations d’intensité lumineuse de la lumière émise par l’ensemble de phares 512 du module de télécommunication Li-Fi 51 – i.e pour moduler l’intensité lumineuse, conformément au protocole Li-Fi -, et pour commander, à l’ensemble de phares 512, la mise en œuvre desdites variations déterminées; la modulation utilisée est par exemple la modulation On-Off Keying (OOK) où des 0 et des 1 logiques sont transmis selon le codage Manchester ; le photorécepteur Li-F1 511 (comportant par exemple une caméra, des photodiodes …) est adapté pour recevoir un signal lumineux (émis par un ensemble de phare d’une motrice couplée) ; il est typiquement installé dans l’ensemble de phares 512 du module de télécommunication 51 dont fait partie ce photorécepteur 511, ou tout au moins pas plus loin de 400 cm de cet ensemble de phares 512 ; le photorécepteur Li-F1 511 est adapté pour convertir un signal lumineux reçu en signal électrique et pour fournir le signal électrique résultant au contrôleur de réception Li-Fi 510r ; le contrôleur de réception Li-Fi 510r est adapté pour démoduler le signal électrique conformément au protocole Li-Fi, pour en extraire les données transmises dans le signal lumineux reçu par le photorécepteur 511 et pour délivrer ces dernières. Dans chaque véhicule, celui des deux modules de télécommunication Li-Fi 51 comprenant l’ensemble de phares 512 situé à l’avant du véhicule est référencé module de télécommunication Li-Fi 51_1 sur la , tandis que celui des modules de télécommunication Li-Fi 51 comprenant l’ensemble de phares 512 situé à l’arrière du véhicule est référencé module de télécommunication Li-Fi 51_2. Dans chaque véhicule 10, les deux modules de télécommunication Li-Fi 51 des deux voitures d’extrémité sont, dans un mode de réalisation, reliés par une liaison de télécommunication, filaire ou sans fil. La représente les étapes d’un procédé 100 de télécommunication Li-Fi entre les véhicules ferroviaires 10A et 10B de la , pouvant être mis en œuvre lorsque les véhicules ferroviaires 10A et 10B sont couplés entre eux, pendant leur déplacement sur les voies ferrées ou à l’arrêt. Dans le module de télécommunication Li-Fi 51_1 de la voiture d’extrémité avant du véhicule 10A, dans une étape 200 relative à l’émission de données : le contrôleur d’émission Li-Fi 510e collecte, dans une étape 201, des données numériques à transmettre par voie Li-Fi (par exemple provenant du système, embarqué dans la voiture d’extrémité avant du véhicule 10A, de surveillance des portes des voitures de la rame connectée à l’extrémité arrière de la voiture d’extrémité avant du véhicule 10A) et le contrôleur d’émission Li-Fi 510e détermine alors, en fonction desdites données collectées, des variations d’intensité lumineuse de la lumière émise par l’ensemble de phares 512 du module de télécommunication Li-Fi 51_1, conformément au protocole Li-Fi, dans une étape 202, le contrôleur d’émission Li-Fi 510e du module de télécommunication Li-Fi 51_1 de la voiture d’extrémité avant du véhicule 10A commande, à l’ensemble de phares 512 du module de télécommunication Li-Fi 51_1 (ie à l’ensemble de phares avant du véhicule10A faisant alors face au véhicule 10B), la mise en œuvre desdites variations lumineuses déterminées : les données sont ainsi transmises par modulation de la lumière des LEDs de l’ensemble de phares de la voiture d’extrémité avant du véhicule 10A ; puis, dans le module de télécommunication Li-Fi 51_2 de la voiture d’extrémité arrière du véhicule d 10B, dans une étape 300 relative à la réception de données : le photorécepteur Li-F1 511 reçoit, dans une étape 301, ce signal lumineux ainsi modulé en provenance de l’ensemble de phares de la voiture d’extrémité avant du véhicule 10A lui faisant face et il le convertit en signal électrique et fournit ce signal électrique résultant au contrôleur de réception Li-Fi 510r ; dans une étape 302, le contrôleur de réception Li-Fi 510r démodule le signal électrique conformément au protocole Li-Fi, en extrait les données transmises dans le signal lumineux reçu par le photorécepteur 511 et délivre ces dernières, typiquement ces données sont transmises au calculateur central de la voiture d’extrémité arrière du véhicule 10B et/ou au calculateur central de la voiture d’extrémité avant du véhicule 10B (Main Processor Unit) via le réseau principal de communication du train (Train Control Monitoring System). Dans un mode de réalisation, ces données sont avantageusement transmises, au sein de la motrice 10B, depuis le module de télécommunication Li-Fi 51_2 de la voiture d’extrémité arrière du véhicule 10B, via le lien de communication au sein du véhicule 10B, au module de télécommunication Li-Fi 51_1 de la voiture d’extrémité avant du véhicule. 10B . L’invention augmente ainsi les capacités de télécommunication entre les deux trains. Le fait que, dans un mode de réalisation de l’invention, les blocs de phare avant et les blocs de phare arrière soient tous deux équipés par ces capacités de communications Li-Fi, permet, puisque les véhicules sont équipées de dispositifs de couplage à l’arrière et à l’avant, une mise en œuvre des télécommunications Li-Fi que les véhicules soient couplées par leur avant ou leur arrière. L’invention permet une préparation spécifique (notamment une prise de cabine rapide par les conducteurs) d’une rame menée juste avant une arrivée en gare où le convoi va être séparé en deux, pour deux destinations spécifiques. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, chaque véhicule ferroviaire 10 comporte d’une part des blocs de phares avant et de phares arrières dotés chacun d’un module de télécommunication Li-Fi et d’autre part, chaque module de télécommunication est adapté pour l’émission et la réception des données. Ceci permet d’une part de pouvoir coupler face à face deux véhicules ferroviaires dans toutes les configurations avant/arrière de l’un et l’autre tout en permettant la télécommunication entre eux, et d’autre part une communication bilatérale entre deux véhicules ferroviaires couplés. Dans d’autres modes de réalisation, un seul bloc de télécommunication Li-Fi figure dans un véhicule ferroviaire, associé au bloc de phares avant ou arrière d’un véhicule. Dans d’autres modes de réalisation, le bloc de télécommunication Li-Fi ne comporte pas les éléments d’émission Li-Fi (pas de sous-blocs 510e) et comporte uniquement les éléments de réception Li-Fi ou ne comporte pas les éléments de réception Li-Fi (pas de sous-blocs 510r) et comporte uniquement les éléments d’émission Li-Fi. Les modes de réalisation sont combinables entre eux. Ci-dessus, il a été considéré un ensemble de deux véhicules ferroviaires couplés, toutefois, on notera qu’un ensemble de véhicules ferroviaires couplés en une chaîne de véhicule disposé l’un après l’autre peut comprendre un nombre de véhicule strictement supérieur à deux : dans ce cas, chaque véhicule intermédiaire sert de relais Li-Fi, recevant des données depuis le véhicule le précédent depuis le module Li-Fi associé à ses phares avant (respectivement arrière), et retransmettant ces données depuis le module Li-Fi associé à ses phares arrière (respectivement avant) : dans un tel cas, il est nécessaire d’avoir une liaison de télécommunication entre les deux modules Li-Fi 51_1, 51_2. L’invention a été décrite ci-dessus en considérant une technologie de communication Li-Fi. D'autres implémentations peuvent être réalisées en remplaçant la technologie Li-Fi par d’autres types de transmission par lumière visible (VLC pour « Visible Light Communication »), cette même lumière étant utilisable également en tant que lumière de phare de véhicule ferroviaire. Dans le mode de réalisation décrit, le véhicule ferroviaire équipé de moyens de télécommunication Li-Fi est une motrice, mais l’invention peut bien sûr est mise en œuvre dans tout type de véhicule ferroviaire équipé d’un bloc de phares. Véhicule ferroviaire (10) comprenant : au moins un bloc de phares (512, 512), parmi un bloc de phares avant, disposé à l’avant du véhicule et un bloc de phares arrière, disposé à l’arrière du véhicule; un dispositif de couplage (15) adapté pour coupler ledit véhicule ferroviaire (10) à un autre véhicule ferroviaire comprenant également au moins un bloc de phares et adapté pour être couplé audit véhicule ferroviaire via ledit dispositif de couplage, lesdits blocs de phares du véhicule ferroviaire et dudit autre véhicule ferroviaire couplés se faisant alors face ; un module de télécommunication (50) adapté pour mettre en œuvre une télécommunication entre ledit véhicule ferroviaire et un autre véhicule ferroviaire couplé via ledit dispositif de couplage ; ledit véhicule ferroviaire étant caractérisé en ce que ledit module de télécommunication comprend au moins un bloc parmi un bloc d’émission VLC (510e, 512) et/ou un bloc de réception VLC (510r, 511), ledit bloc d’émission VLC étant adapté pour collecter des données à transmettre, pour transmettre lesdites données par modulation, en fonction desdites données, de la lumière émise par ledit bloc de phares (512), et/ou ledit bloc de réception VLC comprenant un photorécepteur (511) disposé au niveau du bloc de phare (512), ledit bloc de réception VLC étant adapté pour recevoir, sur ledit photorécepteur, un signal lumineux en provenance d’un bloc de phare d’un autre véhicule ferroviaire couplé audit véhicule ferroviaire par ledit dispositif de couplage, pour transformer ledit signal lumineux en signal électrique, et déterminer des données par démodulation dudit signal électrique. Véhicule ferroviaire (10) selon la revendication 1, dans lequel ledit module de télécommunication comprend : ledit bloc d’émission VLC (510e, 512) adapté pour émettre des données à transmettre par modulation de la lumière émise par ledit bloc de phares, et ledit bloc de réception VLC comprenant un photorécepteur (511) disposé au niveau dudit bloc de phare (512). Véhicule ferroviaire (10) selon la revendication 2, dans lequel ledit module de télécommunication (50) est adapté pour l’émission VLC et la réception VLC via le bloc de phares avant, ledit véhicule ferroviaire comprenant en outre un autre module de télécommunication adapté pour l’émission VLC et la réception VLC via le bloc de phares arrière, ledit autre module de télécommunication comprenant un autre bloc d’émission VLC et un autre bloc de réception VLC ; ledit autre bloc d’émission VLC étant adapté pour collecter des données à transmettre, pour transmettre lesdites données par modulation, en fonction desdites données, de la lumière émise par ledit bloc de phares arrière ; ledit autre bloc de réception VLC comprenant un photorécepteur disposé au niveau du bloc de phares arrière et étant adapté pour recevoir, sur ledit photorécepteur, un signal lumineux en provenance d’un bloc de phare d’un autre véhicule ferroviaire couplé audit véhicule ferroviaire, pour transformer ledit signal lumineux en signal électrique, et déterminer des données par démodulation dudit signal électrique. Véhicule ferroviaire (10) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la technologie VLC implémentée est conforme au protocole Li-Fi. Ensemble de véhicules ferroviaires (20) couplés comprenant ledit véhicule ferroviaire (10A) selon l’une des revendications précédentes couplé à un autre véhicule ferroviaire (10B) selon l’une des revendications précédentes, lesdits véhicules ferroviaires étant adaptés pour mettre en œuvre une télécommunication VLC entre eux via leur module de télécommunication respectif. Procédé de télécommunication mis en œuvre par au moins un véhicule ferroviaire selon les revendications 1 à 4, mettant en œuvre une émission VLC de données (200) par un bloc d’émission VLC ou mettant en œuvre une réception VLC de données (300) par un bloc de réception VLC, l’émission VLC de données (200) comportant : - une collecte (201) de données à transmettre, - une transmission (202) desdites données par modulation, en fonction desdites données, de la lumière émise par ledit bloc de phares, la réception VLC de données (300) comportant : – une réception (301) d’un signal lumineux en provenance d’un bloc de phare d’un autre véhicule ferroviaire couplé audit véhicule ferroviaire par ledit dispositif de couplage, - une transformation (301) du signal lumineux en signal électrique, et - une détermination (302) de données par démodulation dudit signal électrique. Procédé selon la revendication 6, mettant en œuvre ladite émission VLC de données (200) par un bloc d’émission VLC et mettant en œuvre ladite réception VLC de données (300) par un bloc de réception VLC. Procédé selon l’une des revendications 6 ou 7, dans lequel la technologie VLC implémentée est conforme au protocole Li-Fi.