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FR3040676A1 - SYSTEM FOR LOCATING TRAINS ALONG WAYS OF A RAIL NETWORK - Google Patents

SYSTEM FOR LOCATING TRAINS ALONG WAYS OF A RAIL NETWORK Download PDF

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FR3040676A1
FR3040676A1 FR1558380A FR1558380A FR3040676A1 FR 3040676 A1 FR3040676 A1 FR 3040676A1 FR 1558380 A FR1558380 A FR 1558380A FR 1558380 A FR1558380 A FR 1558380A FR 3040676 A1 FR3040676 A1 FR 3040676A1
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FR
France
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train
antenna
identifier
carpet
control circuit
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FR1558380A
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French (fr)
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FR3040676B1 (en
Inventor
Denis Sabatier
Lilian Burdy
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Clearsy
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    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
    • B61L3/16Continuous control along the route
    • B61L3/22Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation
    • B61L3/225Continuous control along the route using magnetic or electrostatic induction; using electromagnetic radiation using separate conductors along the route
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61LGUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L27/00Central railway traffic control systems; Trackside control; Communication systems specially adapted therefor
    • B61L27/04Automatic systems, e.g. controlled by train; Change-over to manual control

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)

Abstract

Ce système comporte, au sol, des tapis (22) disposés les uns à la suite des autres le long de la voie, chaque tapis comportant un circuit de contrôle (26) et une antenne émettrice (25) conformée pour définir une pluralité de boucles d'induction (37) selon la direction de la voie, le circuit de contrôle appliquant en entrée de l'antenne émettrice un signal d'alimentation en courant intégrant un identifiant du tapis, et, à bord de chaque train circulant sur la voie, une antenne de réception générant un signal de réception corrélé au signal d'alimentation de l'antenne émettrice, et un calculateur de bord connecté à l'antenne de réception, propre à extraire du signal de réception l'identifiant du tapis à l'aplomb duquel l'antenne de réception se situe et à comptabiliser un nombre de boucles d'induction détectées depuis le dernier changement d'identifiant, afin de déterminer la position instantanée du train.This system comprises, on the ground, mats (22) arranged one after the other along the track, each mat comprising a control circuit (26) and an emitter antenna (25) shaped to define a plurality of loops induction circuit (37) according to the direction of the track, the control circuit applying to the input of the transmitting antenna a power supply signal integrating an identifier of the carpet, and, on board each train traveling on the track, a reception antenna generating a reception signal correlated to the power supply signal of the transmitting antenna, and an on-board computer connected to the receiving antenna, able to extract from the reception signal the identifier of the mat in the same direction from which the receiving antenna is located and counting a number of induction loops detected since the last change of identifier, to determine the instantaneous position of the train.

Description

SYSTEME DE LOCALISATION DES TRAINS LE LONG DES VOIES D’UN RESEAUSYSTEM FOR LOCATING TRAINS ALONG WAYS OF A NETWORK

FERROVIAIRE L’invention a pour domaine celui des systèmes de localisation des trains le long des voies d’un réseau ferroviaire, et plus particulièrement les systèmes de localisation faisant partie d’une architecture de contrôle automatique des trains, aussi dénommée architecture ATC, selon l’acronyme anglais « Automatic Train Control »The invention relates to train locating systems along the tracks of a railway network, and more particularly to locating systems forming part of an automatic train control architecture, also called ATC architecture, according to the invention. 'Automatic Train Control' acronym

Dans une architecture ATC, il est nécessaire de déterminer avec précision et en sécurité la position instantanée d’un train.In an ATC architecture, it is necessary to accurately and securely determine the instantaneous position of a train.

Pour cela, il est connu de disposer des balises magnétiques le long de la voie, en des positions connues. Chaque balise est propre à émettre un télégramme comportant notamment un identifiant de la balise. Chaque train circulant sur le réseau est équipé d’une antenne de réception propre à capter les télégrammes émis par une balise lorsque l’antenne se trouve à proximité immédiate de la balise. Un calculateur de bord, connecté à l’antenne de réception, détermine alors la position instantanée du train à partir de l’identifiant de la balise venant d’être détectée et d’une cartographie du réseau associant identifiant de balise et position sur le réseau. Il est ainsi possible de déterminer avec précision la position du train au moment où il se trouve à l’aplomb d’une balise.For this, it is known to have magnetic tags along the way, in known positions. Each tag is able to issue a telegram including a tag identifier. Each train running on the network is equipped with a reception antenna capable of picking up the telegrams transmitted by a beacon when the antenna is in the immediate vicinity of the beacon. An on-board computer, connected to the receiving antenna, then determines the instantaneous position of the train from the identifier of the beacon just detected and a map of the network associating beacon identifier and position on the network. . It is thus possible to accurately determine the position of the train when it is directly above a beacon.

Pour déterminer la position instantanée du train entre deux balises successives, le train est équipé de différents capteurs permettant au calculateur de bord de déterminer une distance parcourue depuis la dernière balise croisée par le train.To determine the instantaneous position of the train between two successive beacons, the train is equipped with different sensors allowing the on-board computer to determine a distance traveled since the last beacon crossed by the train.

Le calcul de cette distance parcourue s’avère être particulièrement complexe.The calculation of this distance traveled proves to be particularly complex.

Pour un train dont les roues sont équipées de pneus, qui sont susceptibles de se déformer notamment lors d’une accélération latérale du train, la distance parcourue n’est pas la simple déroulée de la circonférence du pneu multiplié par le nombre de tours de roue comptabilisé depuis la dernière balise croisée.For a train whose wheels are equipped with tires, which are liable to deform, in particular during a lateral acceleration of the train, the distance covered is not the simple unwinding of the circumference of the tire multiplied by the number of wheel revolutions counted since the last cross tag.

Pour un train circulant sur des rails, les glissements entre la roue et le rail, notamment lors d’accélération longitudinale du train, font là encore que la distance parcourue n’est pas la simple déroulée de la circonférence de la roue par le nombre de tours de roue comptabilisé depuis la dernière balise croisée.For a train running on rails, the slippage between the wheel and the rail, especially during longitudinal acceleration of the train, is again the distance traveled is not the simple unwinding of the circumference of the wheel by the number of wheel turns counted since the last cross tag.

Il est ainsi nécessaire d’équiper le train de multiple capteurs (roues phoniques, accéléromètres, compteurs de vitesse, etc.) afin que le calculateur de bord puisse déterminer, à partir des mesures réalisées par ces capteurs et de modèles décrivant la dynamique du train, la distance parcourue depuis la dernière balise croisée. A cette détermination complexe, s’ajoute le fait que la détermination de la position instantanée du train étant une donnée fondamentale pour la sécurité du train, elle doit être déterminée conformément au niveau d’intégrité de sécurité (SIL) 4, connue de l’homme du métier. Pour atteindre un tel niveau de sécurité, une technique possible consiste à redonder les algorithmes de détermination de la position instantanée du train.It is thus necessary to equip the train with multiple sensors (sound wheels, accelerometers, speedometers, etc.) so that the onboard computer can determine, from the measurements made by these sensors and models describing the dynamics of the train. , the distance traveled since the last cross tag. To this complex determination is added the fact that the determination of the instantaneous position of the train is a fundamental datum for the safety of the train, it must be determined according to the level of safety integrity (SIL) 4, known from the skilled person. To achieve such a level of security, a possible technique consists in redundant algorithms for determining the instantaneous position of the train.

Tout ceci fait que le calculateur de bord d’un train doit présenter des capacités de calcul importantes pour pouvoir déterminer la position instantanée du train en sécurité.All this makes the on-board computer of a train must have significant computing capabilities to be able to determine the instantaneous position of the train safely.

Dans certaines architectures ATC, notamment dans les architectures CBTC (selon l’acronyme anglais « Car Board Train Control »), on profite de cette capacité de calcul à bord des trains pour demander au calculateur de bord d’effectuer d’autres tâches, comme par exemple le calcul de courbe de vitesse du train.In some ATC architectures, in particular in the CBTC (Car Bill Train Control) architectures, this on-board calculation capability is used to request the on-board computer to perform other tasks, such as for example the calculation of the speed curve of the train.

Plus précisément, le calculateur à bord du train est en communication avec un calculateur au sol, par exemple au moyen d’une infrastructure GSM. Le calculateur de bord communique périodiquement la position instantanée qu’il a déterminée, au calculateur au sol. A partir de cette information et d’autres informations liées aux autres trains circulant sur le réseau, le calculateur au sol définie une autorisation de mouvement pour le train, qui comporte un point d’extrémité que le train ne doit pas franchir et pour toutes les sections de la voie, depuis la position actuelle du train jusqu’à ce point d’extrémité, des vitesses maximales autorisées. Cette autorisation de mouvement est transmise au calculateur de bord, qui à partir d’une cartographie détaillée de la ligne (mentionnant la pente, la courbure etc. de chaque section de la voie) et d’autres informations relatives notamment au train (masse, nombre de voitures, etc.), calcule un profil de vitesse pour le train.More specifically, the computer on board the train is in communication with a computer on the ground, for example by means of a GSM infrastructure. The on-board computer periodically communicates the instantaneous position it has determined to the ground computer. From this information and other information related to other trains running on the network, the ground computer defines a movement authorization for the train, which has an end point that the train must not cross and for all sections of the track, from the current position of the train to this end point, maximum permissible speeds. This movement authorization is transmitted to the on-board computer, which from a detailed cartography of the line (mentioning the slope, the curvature etc. of each section of the track) and other information relating in particular to the train (mass, number of cars, etc.), calculates a speed profile for the train.

Dans une variante de réalisation, c’est le calculateur au sol qui, une fois calculée l’autorisation de mouvement, détermine un profil de vitesse pour le train, puis le transmet au calculateur de bord. A côté de la complexité de la détermination de la position instantanée d’un train et ses conséquences, un autre problème réside dans l’implantation des balises magnétiques le long de la voie. Pour ce faire une étude préalable permet d’établir un plan d’implantation des balises. Cependant, il n’est pas certains que le technicien devant réaliser l’implantation des balises conformément à ce plan positionne correctement les balises. Il est donc nécessaire, après l’implantation des balises, de qualifier la voie afin de relever la position exacte de chacune des balises installées. Ces étapes de déploiement sont longues et coûteuses.In an alternative embodiment, it is the ground computer which, once calculated the movement authorization, determines a speed profile for the train, then transmits it to the on-board computer. Besides the complexity of determining the instantaneous position of a train and its consequences, another problem lies in the implantation of magnetic beacons along the track. To do this, a preliminary study makes it possible to draw up a layout plan for the beacons. However, it is not certain that the technician to implement the implementation of the tags in accordance with this plan correctly positions the tags. It is therefore necessary, after the implantation of the beacons, to qualify the route in order to record the exact position of each of the installed beacons. These deployment steps are time consuming and expensive.

Il est à noter que toute modification de la position d’une balise et plus généralement toute modification de la voie ferrée conduit à la mise à jour de la cartographie décrivant la ligne. Dans le cas où chaque calculateur de bord des trains autorisés à circuler sur la voie stocke une version de cette cartographie, il est alors nécessaire de mettre en œuvre une procédure permettant de s’assurer que les calculateurs de bord de tous les trains circulent avec la version mise à jour de la cartographie.It should be noted that any modification of the position of a beacon and more generally any modification of the railway leads to the updating of the cartography describing the line. In the case where each on-board computer authorized to run on the track stores a version of this map, it is then necessary to implement a procedure making it possible to ensure that the on-board computers of all the trains circulate with the updated version of the map.

On connaît par ailleurs un système de pilote automatique pour des métros comportant une pluralité de tapis disposée les uns à la suite des autres entre les fils de rails. Chaque tapis intègre une pluralité d’antennes émettrices. Une antenne est configurée de manière à former une succession de boucles d’inductions dans la direction de la voie, chaque boucle présentant une dimension longitudinale qui correspond à une consigne de vitesse pour le train circulant au-dessus de cette boucle.Also known is an autopilot system for subways having a plurality of mats arranged one after the other between the rail son. Each carpet incorporates a plurality of transmitting antennas. An antenna is configured to form a succession of induction loops in the direction of the path, each loop having a longitudinal dimension which corresponds to a speed reference for the train traveling above this loop.

Le basculement d’un interrupteur commandé pour appliquer un courant d’alimentation continu à l’une ou l’autre des antennes émettrices du tapis permet de sélectionner le profil de consigne de vitesse avec lequel on souhaite piloter le train.The switching of a controlled switch to apply a continuous supply current to one or the other of the emitting antennas of the mat makes it possible to select the speed reference profile with which it is desired to drive the train.

Un train est équipé d’une antenne de réception et d’un circuit de régulation permettant de détecter le défilement des boucles d’induction de l’antenne émettrice alimentée et de réguler la vitesse du train pour que ce défilement s’effectue à une cadence régulière. L’invention a donc pour but de palier les problèmes affectant les systèmes de localisation mises en œuvre dans les architectures ATC.A train is equipped with a reception antenna and a regulation circuit making it possible to detect the scrolling of the induction loops of the supplied transmitting antenna and to regulate the speed of the train so that this scrolling is carried out at a rate regular. The invention therefore aims to overcome the problems affecting the location systems implemented in ATC architectures.

Pour cela, l’invention a pour objet un système de localisation des trains le long des voies d’un réseau ferroviaire pour une architecture de contrôle automatique des trains, comportant : - au sol, une pluralité de tapis disposés les uns à la suite des autres le long de la voie, chaque tapis comportant un circuit de contrôle et une antenne émettrice connectée au circuit de contrôle, l’antenne émettrice étant conformée pour définir, sur la totalité du tapis, une pluralité de boucles d’induction selon la direction de la voie, le circuit de contrôle étant propre à appliquer en entrée de l’antenne émettrice un signal d’alimentation en courant intégrant un identifiant dudit tapis ; et, - à bord de chaque train autorisé à circuler sur la voie, une antenne de réception propre à générer un signal de réception corrélé au signal d’alimentation de l’antenne émettrice, et un calculateur de bord connecté à l’antenne de réception, propre à analyser le signal de réception de manière à en extraire l’identifiant du tapis à l’aplomb duquel ladite antenne de réception se situe et à comptabiliser un nombre de boucles d’induction détectées depuis le dernier changement d’identifiant, ledit identifiant et ledit nombre de boucles d’induction détectées permettant de déterminer la position instantanée du train.For this purpose, the subject of the invention is a system for locating trains along the tracks of a railway network for an automatic train control architecture, comprising: on the ground, a plurality of mats arranged one after the other; other along the track, each mat having a control circuit and a transmitting antenna connected to the control circuit, the transmitting antenna being shaped to define, over the entire mat, a plurality of induction loops in the direction of the way, the control circuit being adapted to apply at the input of the transmitting antenna a power supply signal integrating an identifier of said carpet; and, on board each train authorized to run on the track, a receiving antenna capable of generating a reception signal correlated with the supply signal of the transmitting antenna, and an on-board computer connected to the receiving antenna , capable of analyzing the reception signal so as to extract the identifier of the mat directly above said receiving antenna and to count a number of induction loops detected since the last identifier change, said identifier and said number of induction loops detected to determine the instantaneous position of the train.

Suivant des modes particuliers de réalisation, le système comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - le système comporte plusieurs circuits de contrôle correspondant à autant de tapis disposés successivement sont regroupés et connectés en série les uns aux autres et avec un calculateur de contrôle situé en bordure de la voie de manière à former un réseau de communication ; - le calculateur de contrôle d’un groupe de tapis est propre à modifier l’identifiant (Id) mémorisé par le circuit de commande d’un tapis dudit groupe ; - les dimensions longitudinales des boucles d’induction d’une antenne émettrice sont constantes sur la totalité de la longueur d’un tapis et, de préférence, constantes d’un tapis à l’autre de manière à ce que les tapis soient des tapis standards ; - un circuit de contrôle d’un tapis est relié à une ligne d’alimentation en puissance électrique circulant le long du tapis, les lignes d’alimentation d’une pluralité de tapis successifs étant connectées entre elles et à une source de puissance électrique ; - un tapis comporte une unique antenne émettrice ; - le circuit de contrôle est propre à appliquer à l’antenne émettrice un courant comportant une porteuse et une modulation, la modulation correspondant à l’identifiant du tapis ; et - le calculateur de bord d’un train stocke une cartographie du réseau associant une position à chaque boucle d’induction de chaque tapis. L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre d’un mode de réalisation particulier donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, cette description étant faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique de l’architecture de contrôle automatique de la circulation d’un train le long d’une voie comportant le système de localisation des trains selon l’invention ; - la figure 2 est une représentation schématique, en vue de dessus, de la voie de la figure 1 équipée du système de localisation des trains selon l’invention ; - la figure 3 est une représentation schématique en vue de dessus d’un tapis appartenant au système de localisation des trains selon l’invention ; et, - la figure 4 est une représentation schématique d’un circuit de contrôle équipant le tapis de la figure 3.According to particular embodiments, the system comprises one or more of the following characteristics, taken individually or in any technically possible combination: the system comprises several control circuits corresponding to as many successively arranged mats are grouped together and connected in series with each other; to others and with a control computer located at the edge of the track so as to form a communication network; - The control computer of a group of mats is adapted to modify the identifier (Id) stored by the control circuit of a carpet of said group; the longitudinal dimensions of the induction loops of a transmitting antenna are constant over the entire length of a carpet and, preferably, constant from one carpet to the other so that the carpets are carpets standards; - A control circuit of a belt is connected to a power supply line circulating along the belt, the supply lines of a plurality of successive belts being connected to each other and to a source of electrical power; a carpet comprises a single transmitting antenna; the control circuit is suitable for applying to the transmitting antenna a current comprising a carrier and a modulation, the modulation corresponding to the identifier of the carpet; and the on-board computer of a train stores a mapping of the network associating a position with each induction loop of each carpet. The invention and its advantages will be better understood on reading the detailed description which follows of a particular embodiment given solely by way of non-limiting example, this description being made with reference to the appended drawings in which: Figure 1 is a schematic representation of the automatic control architecture of the movement of a train along a track with the locating system of the trains according to the invention; FIG. 2 is a diagrammatic representation, in plan view, of the track of FIG. 1 equipped with the locating system of the trains according to the invention; - Figure 3 is a schematic representation in plan view of a carpet belonging to the locating system of the trains according to the invention; and FIG. 4 is a schematic representation of a control circuit fitted to the carpet of FIG. 3.

Sur la figure 1, un train 1 circule le long d’une voie ferrée 2 d’un réseau ferroviaire.In Figure 1, a train 1 runs along a railway line 2 of a railway network.

La voie 2 est constituée de deux fils de rails 3 et 4 maintenues par une pluralité de traverses 5, comme cela est représenté sur la figure 2. La voie 2 s’étend selon une direction D. L’architecture de contrôle automatique des trains 10 comporte un système de localisation des trains 12 le long de la voie comportant une composante au sol 20 et une composante embarquée 70.The track 2 consists of two son of rails 3 and 4 maintained by a plurality of cross members 5, as shown in Figure 2. The track 2 extends in a direction D. The automatic control architecture trains 10 comprises a locating system of the trains 12 along the track comprising a ground component 20 and an onboard component 70.

Par ailleurs l’architecture 10 comporte une infrastructure de radiocommunication 14 pour la communication bord/sol et un ensemble de calculateurs 16 au sol, propres à contrôler le déplacement du train. L’architecture de contrôle automatique des trains 10 met par exemple en oeuvre un système ATO, pour « Automatic Train Operation >>, couplé à un système ATC/ATP, pour « Automatic Train Control / Automatic Train Protection >>.In addition, the architecture 10 includes a radio communication infrastructure 14 for edge / ground communication and a set of computers 16 on the ground, suitable for controlling the movement of the train. The automatic train control architecture 10 uses, for example, an ATO system for "Automatic Train Operation", coupled with an ATC / ATP system, for "Automatic Train Control / Automatic Train Protection".

La composante au sol 20 du système de localisation des trains 12 comporte une pluralité de tapis 22, disposés entre les fils de voies 3 et 4, par exemple fixés aux traverses 5 de la voie 2.The ground component 20 of the locating system of the trains 12 comprises a plurality of mats 22, arranged between the track wires 3 and 4, for example fixed to the crosspieces 5 of the track 2.

Comme représenté sur la figure 3, un tapis 22 présente une forme parallélépipédique, dont la longueur L est bien supérieure à la largeur I et à l’épaisseur e du tapis 22.As shown in FIG. 3, a belt 22 has a parallelepipedal shape whose length L is much greater than the width I and the thickness e of the belt 22.

Par exemple la longueur d’un tapis 22 est de l’ordre de la centaine de mètres, tandis que la largeur et l’épaisseur d’un tapis 22 sont de l’ordre de la dizaine de centimètres.For example the length of a carpet 22 is of the order of a hundred meters, while the width and thickness of a carpet 22 are of the order of ten centimeters.

Un tapis 22 comporte une extrémité amont 33 et une extrémité aval 34 selon la direction D de la voie.A belt 22 has an upstream end 33 and a downstream end 34 in the direction D of the track.

Un tapis 22 comporte, pris en sandwich entre deux couches en un matériau caoutchouteux de protection, une antenne d’émission 25, un circuit de contrôle 26, une ligne d’alimentation 28 et un câble réseau 29. L’antenne 25 est conformée pour former, entre ses bornes d’extrémité, 34 et 36, une pluralité de boucles d’induction 37 disposées les unes à la suite des autres selon la direction D de la voie, depuis l’extrémité amont 33 jusqu’à l’extrémité aval 34 du tapis 22.A mat 22 comprises, sandwiched between two layers of a rubbery protective material, a transmitting antenna 25, a control circuit 26, a power supply line 28 and a network cable 29. The antenna 25 is shaped to forming, between its end terminals 34 and 36, a plurality of induction loops 37 arranged one after the other in the direction D of the channel, from the upstream end 33 to the downstream end 34 of the carpet 22.

Les boucles d’induction 37 sont identiques entre elles. Elles présentent en particulier une longueur L0 identique.The induction loops 37 are identical to each other. They have in particular an identical length L0.

Comme représenté sur la figure 4, le circuit de contrôle 26 comporte une carte réseau 41, un module 42 d’alimentation du circuit 26 en puissance électrique, une mémoire 43, comportant notamment un identifiant Id du circuit 26 et par conséquent du tapis 22 correspondant, et un module 44 de génération d’un signal destiné à être appliqué à l’antenne 25.As represented in FIG. 4, the control circuit 26 comprises a network card 41, a module 42 supplying the circuit 26 with electrical power, a memory 43 comprising in particular an identifier ID of the circuit 26 and consequently of the corresponding mat 22 , and a module 44 for generating a signal intended to be applied to the antenna 25.

Le module 41 comporte un port d’entrée 45 et un port de sortie 46. Le port d’entrée 45 est connecté à une portion d’entrée du câble réseau 29. L’extrémité distale de cette portion d’entrée de câble réseau 29 étant reliée à un connecteur réseau mâle 55 situé sur l’extrémité amont 33 du tapis 22.The module 41 has an input port 45 and an output port 46. The input port 45 is connected to an input portion of the network cable 29. The distal end of this input portion of the network cable 29 being connected to a male network connector 55 located on the upstream end 33 of the belt 22.

Le port de sortie 46 du module 41 est connecté à une portion de sortie du câble réseau 29. L’extrémité distale de cette portion de sortie du câble réseau 29 est connectée à un connecteur femelle 56 prévu sur l’extrémité aval 34 du tapis 22.The output port 46 of the module 41 is connected to an output portion of the network cable 29. The distal end of this output portion of the network cable 29 is connected to a female connector 56 provided on the downstream end 34 of the carpet 22 .

Le module 42 d’alimentation en puissance électrique est connecté par une première borne 49 à la ligne 28 et par une seconde borne à une masse. La ligne 28 comporte un connecteur mâle 58 du côté de l’extrémité amont 33 du tapis 22 et un connecteur femelle 59 sur l’extrémité aval 34 du tapis 22.The power supply module 42 is connected by a first terminal 49 to the line 28 and a second terminal to a ground. Line 28 comprises a male connector 58 on the upstream end 33 of the belt 22 and a female connector 59 on the downstream end 34 of the belt 22.

Le module 44 de génération d’un signal comporte deux bornes de sortie, 47 et 48, qui sont respectivement connectées aux bornes 35 et 36 de l’antenne 25.The signal generation module 44 has two output terminals, 47 and 48, which are respectively connected to the terminals 35 and 36 of the antenna 25.

Le module 44, alimenté par le module 42, est propre à générer un signal en courant comportant une porteuse et une modulation de cette porteuse. La modulation, qui peut être en fréquence, en amplitude ou en phase, dépend de l’identifiant Id du tapis correspondant.The module 44, powered by the module 42, is able to generate a current signal comprising a carrier and a modulation of this carrier. The modulation, which may be in frequency, in amplitude or in phase, depends on the identifier Id of the corresponding carpet.

Dans le présent mode de réalisation, la porteuse, de fréquence FO, par exemple égale à environ 200 kHz, est modulée en fréquence en fonction de l’identifiant Id mémorisé dans la mémoire 43. Ainsi, le signal émis par l’antenne 25 intègre l’identifiant Id du tapis 22. D’autres mode de réalisation son envisageable de manière à ce que signal émis par l’antenne 25 soit spécifique du tapis 22 considéré. Par exemple, en variante, le signal généré par le module 44 est un signal modulé en amplitude.In the present embodiment, the carrier, of frequency FO, for example equal to about 200 kHz, is frequency-modulated according to the identifier Id stored in the memory 43. Thus, the signal transmitted by the antenna 25 integrates the identifier ID of the carpet 22. Other embodiments can be envisaged so that the signal emitted by the antenna 25 is specific to the belt 22 in question. For example, alternatively, the signal generated by the module 44 is an amplitude modulated signal.

Les tapis 22 sont avantageusement identiques les uns aux autres de manière à en standardiser la production, à simplifier l’approvisionnement sur le site et l’implantation.The belts 22 are advantageously identical to each other so as to standardize the production, to simplify the supply to the site and implantation.

Comme représenté sur la figure 2, les tapis 22 sont disposés les uns à la suite des autres, de sorte que l’extrémité aval 34 d’un tapis soit en contact de l’extrémité amont 33 du tapis suivant.As shown in Figure 2, the mats 22 are arranged one after the other, so that the downstream end 34 of a mat is in contact with the upstream end 33 of the next carpet.

Deux tapis consécutifs sont connectés l’un à l’autre de manière à associer les connecteurs mâle et femelle 55 et 56 des câbles réseau 29 des deux tapis et les connecteurs mâle et femelle 58 et 59 des lignes d’alimentation 28 des deux tapis. N tapis 22 successifs sont associés entre eux de manière à former un groupe de tapis. Le nombre de tapis par groupe peut varier en fonction de la section de la voie concernée : section rectiligne longue (entre deux stations), section rectiligne courte (le long d’un quai en station), aiguille, etc.Two consecutive mats are connected to each other so as to associate the male and female connectors 55 and 56 of the network cables 29 of the two mats and the male and female connectors 58 and 59 of the feed lines 28 of the two mats. N successive mats 22 are associated with each other so as to form a group of mats. The number of carpets per group may vary according to the section of the track concerned: long rectilinear section (between two stations), short rectilinear section (along a station platform), needle, etc.

Le câble réseau 29 de chacun des tapis situés à l’extrémité d’un groupe de tapis sont connectés non pas au câble réseau du tapis voisin, mais à un calculateur de contrôle 60 situé en bord de voie et dédié au contrôle des N tapis 22 constitutifs du groupe. Ainsi, les différents circuits de contrôle 26 des tapis d’un groupe forment, avec le calculateur 60, un réseau 61.The network cable 29 of each of the mats located at the end of a group of mats are connected not to the network cable of the neighboring carpet, but to a control computer 60 located at the edge of the track and dedicated to the control of the N mats 22. constituent parts of the group. Thus, the different control circuits 26 of the carpets of a group form, with the computer 60, a network 61.

De préférence la topologie du réseau 61 est en anneau de manière à offrir une plus grande fiabilité dans la détection d’une discontinuité dans le système.Preferably, the topology of the network 61 is in a ring so as to offer greater reliability in the detection of a discontinuity in the system.

Ainsi, dans le réseau 61, les différents circuits de contrôle 26 sont placés en série les uns des autres, dans une configuration dite « DAISY CHAIN ». Dans cette configuration, un message de données émis par le calculateur 60 sur le réseau 91 est reçu sur le port d’entrée d’un premier circuit 26. Si le message est adressé à ce premier circuit 26, celui-ci le traite. En revanche, si ce message n’est pas adressé au premier circuit 26, celui-ci le réémet sur son port de sortie à destination du second circuit 26. Le massage est ainsi propagé, de proche en proche, jusqu’à arriver à son destinataire. Cette configuration permet de se dispenser d’amplificateur de signaux le long du réseau 61, qui peut par conséquent être de grande dimension.Thus, in the network 61, the various control circuits 26 are placed in series with each other, in a configuration called "DAISY CHAIN". In this configuration, a data message sent by the computer 60 on the network 91 is received on the input port of a first circuit 26. If the message is addressed to this first circuit 26, it processes it. On the other hand, if this message is not addressed to the first circuit 26, it re-emits it on its output port to the second circuit 26. The massage is thus propagated, step by step, until it reaches its recipient. This configuration makes it possible to dispense with a signal amplifier along the network 61, which can therefore be of large size.

Le calculateur 60 est propre à communiquer avec un circuit 26 de manière à acquérir un état de fonctionnement de ce circuit 26 et éventuellement, par exemple en cas de reconfiguration du système 12, d’attribuer au circuit 26 un nouvel identifiant Id à stocker dans sa mémoire 43.The computer 60 is able to communicate with a circuit 26 so as to acquire an operating state of this circuit 26 and possibly, for example in the case of reconfiguration of the system 12, to assign to the circuit 26 a new identifier Id to be stored in its circuit. memory 43.

Les lignes d’alimentation 28 des tapis sont connectées en série et, par exemple à l’extrémité d’un groupe de tapis, à une source d’alimentation 62, propre à maintenir les lignes 28 à un potentiel de référence.The feed lines 28 of the mats are connected in series and, for example at the end of a group of mats, to a power source 62, able to maintain the lines 28 at a reference potential.

Il est à noter que l’implantation de la composante sol 20 du système 12 est particulièrement simple, puisqu’il s’agit de fixer les tapis sur la voie 2 et de les connecter successivement. Les câbles réseau et éventuellement d’alimentation ne doivent être passés sous un fil de rail que tous les N tapis. Le déploiement du présent système de localisation peut aussi bien être envisagé sur de nouvelles voies, que sur des voies existantes. Côté composante embarquée 70 du système de localisation des trains 12, le train 1 est muni d’une antenne réceptrice 75 connectée à un calculateur de bord 76.It should be noted that the implementation of the ground component 20 of the system 12 is particularly simple, since it involves fixing the carpets on the track 2 and connect them successively. Network cables and possibly power cables should only be run under a rail wire than all N carpets. The deployment of the present location system can be considered on new routes as well as on existing ones. On the onboard component side 70 of the locating system of the trains 12, the train 1 is provided with a receiving antenna 75 connected to an on-board computer 76.

Le calculateur de bord 76 est connecté à un module de radiocommunication 77 propre à communiquer vers des points d’accès 80 de l’infrastructure de radiocommunication 14. L’antenne réceptrice 75 est placé sous la caisse du train 1, par exemple à l’avant de la première voiture constituant le train 1. Dans un mode de réalisation simple, l’antenne réceptrice comporte une boucle conductrice.The on-board computer 76 is connected to a radio communication module 77 able to communicate to access points 80 of the radiocommunication infrastructure 14. The receiving antenna 75 is placed under the body of the train 1, for example at the before the first car constituting the train 1. In a simple embodiment, the receiving antenna comprises a conductive loop.

Lorsque l’antenne émettrice 25 est alimentée, chacune des boucles 37 crée un champ magnétique dirigé sensiblement verticalement. Dans un mode de réalisation de l’antenne émettrice 25, le fil conducteur de l’antenne est configuré pour que si à l’instant courant le champ magnétique généré par une boucle est dirigé vers le haut, le champ magnétique généré par les deux boucles voisines sera dirigé vers le bas.When the transmitting antenna 25 is powered, each of the loops 37 creates a magnetic field directed substantially vertically. In one embodiment of the transmitting antenna 25, the conductor wire of the antenna is configured so that at the current time the magnetic field generated by a loop is directed upwards, the magnetic field generated by the two loops. neighbors will be directed down.

Le flux du champ magnétique généré par l’antenne émettrice 25 à travers l’antenne réceptrice 75 induit un courant entre les bornes de l’antenne réceptrice 75.The flux of the magnetic field generated by the transmitting antenna 25 through the receiving antenna 75 induces a current between the terminals of the receiving antenna 75.

Les dimensions de l’antenne réceptrice 75 étant similaires à celles d’une boucle 37, le courant aux bornes de l’antenne réceptrice 75 est maximum lorsque l’antenne réceptrice 75 se situe exactement au-dessus d’une boucle de l’antenne émettrice 25.Since the dimensions of the receiving antenna 75 are similar to those of a loop 37, the current at the terminals of the receiving antenna 75 is maximum when the receiving antenna 75 is located exactly above a loop of the antenna. Issuer 25.

Le flux s’inversant d’une boucle à l’autre de l’antenne émettrice 25, le courant aux bornes de l’antenne réceptrice 75 change de signe lorsque l’antenne réceptrice 75 se déplace d’une boucle à l’autre de l’antenne émettrice 25.As the flux is reversed from one loop to the other of the transmitting antenna 25, the current at the terminals of the receiving antenna 75 changes sign when the receiving antenna 75 moves from one loop to the other of the transmitting antenna 25.

Il est à noter que la portée du champ magnétique généré étant réduite, la distance entre les antennes 25 et 75 ne doit pas dépasser environ 20 cm. Ceci présente l’avantage que le système de localisation des trains 12 est très peu sensible aux interférences. Il en crée également très peu.It should be noted that the range of the magnetic field generated being reduced, the distance between the antennas 25 and 75 should not exceed about 20 cm. This has the advantage that the locating system of trains 12 is very insensitive to interference. He also creates very few.

Le signal généré en sortie de l’antenne réceptrice 75 correspond ainsi au signal appliqué à l’antenne émettrice 45.The signal generated at the output of the receiving antenna 75 thus corresponds to the signal applied to the transmitting antenna 45.

Le calculateur 76 est propre à extraire du signal en sortie de l’antenne réceptrice 75, l’identifiant Id du tapis 22 à l’aplomb duquel se situe l’antenne réceptrice 75.The computer 76 is able to extract from the signal at the output of the receiving antenna 75, the identifier Id of the carpet 22 at the base of which is located the receiving antenna 75.

Le calculateur 76 est propre à compter le nombre de boucles d’induction de l’antenne émettrice 25 au-dessus desquelles l’antenne réceptrice 75 est passée, depuis le dernier changement d’identifiant de tapis, c’est-à-dire depuis le passage de l’antenne réceptrice 75 au-dessus d’un nouveau tapis. Ce comptage s’effectue en déterminant le nombre d’inversion du signe du courant généré en sortie de l’antenne réceptrice 75. A partir de l’identifiant Id de tapis 22 et du nombre de boucles d’induction 37 croisées depuis l’extrémité amont 33 de ce tapis 22, le calculateur 76 est propre à déterminer la position de l’antenne réceptrice 75 le long de la voie, et par conséquent celle du train 1. Pour ce faire, le calculateur 76 comporte une cartographie du réseau associant à chaque boucle 37 de chaque tapis 22 du système 12 une position précise le long de la voie 2.The calculator 76 is able to count the number of induction loops of the transmitting antenna 25 above which the receiving antenna 75 has passed, since the last change of carpet identifier, that is to say since the passage of the receiving antenna 75 over a new carpet. This count is performed by determining the number of inversion of the sign of the current generated at the output of the receiving antenna 75. From the carpet identifier Id 22 and the number of induction loops 37 crossed from the end upstream 33 of this carpet 22, the computer 76 is able to determine the position of the receiving antenna 75 along the track, and therefore that of the train 1. To do this, the computer 76 includes a mapping of the network associating with each loop 37 of each belt 22 of the system 12 has a precise position along the track 2.

La précision du positionnement du train 1 dépend de la longueur LO de chaque boucle d’induction de l’antenne émettrice 25 mais également de la forme de l’antenne réceptrice 75. Des précisions de positionnement de l’ordre de quelques centimètres peuvent être atteintes en adaptant la forme des antennes 25, 75.The accuracy of the positioning of the train 1 depends on the length LO of each induction loop of the transmitting antenna 25 but also on the shape of the receiving antenna 75. Positioning accuracies of the order of a few centimeters can be reached. adapting the shape of the antennas 25, 75.

Une fois que le calculateur 76 a déterminé la position instantanée du train, il la transmet au calculateur au sol 16 via le module de radiocommunication 77 et l’infrastructure 14.Once the computer 76 has determined the instantaneous position of the train, it transmits it to the ground computer 16 via the radiocommunication module 77 and the infrastructure 14.

Au sol, à partir de cette information de position instantanée du train 1, le calculateur 16 est propre à déterminer une route pour le train 1, une autorisation de mouvement pour le train 1 le long de cette route, mais aussi un profil de vitesse pour le train 1 compte tenu de cette autorisation de mouvement.On the ground, from this instantaneous position information of the train 1, the computer 16 is able to determine a route for the train 1, a movement authorization for the train 1 along this route, but also a speed profile for train 1 given this movement authorization.

Pour ce faire, le calculateur 16 utilise différentes informations notamment liées à la topologie de la voie : subdivision de la voie en section, état d’occupation de chaque section, mission du train, vitesse maximale autorisée, gradients de la voie, rayon de courbure de la voie, etc.To do this, the computer 16 uses different information especially related to the topology of the track: subdivision of the channel in section, state of occupation of each section, mission of the train, maximum speed allowed, gradients of the track, radius of curvature of the way, etc.

Une fois un profil de vitesse calculé pour le train 1, celui-ci est transmis au calculateur de bord 76 du train 1 via l’infrastructure de communication 14 et le module de radiocommunication 77. Le calculateur 76 est alors propre à réguler la vitesse du train 1 en fonction de sa position instantanée et conformément au profil de vitesse qui lui a été transmis.Once a speed profile calculated for the train 1, it is transmitted to the on-board computer 76 of the train 1 via the communication infrastructure 14 and the radiocommunication module 77. The computer 76 is then able to regulate the speed of the train. train 1 according to its instantaneous position and in accordance with the speed profile transmitted to it.

Ainsi grâce à la composante au sol 20 du système de localisation des trains 12, le train 1 peut déterminer facilement sa position instantanée. Il peut donc déterminer une consigne de vitesse à chaque instant, indiquée par un profil de vitesse qui lui a été transmis par le calculateur 16, ce dernier pouvant déterminer un profil de vitesse pour le train 1 compte tenu du rapport de position émis par le train 1.Thus, thanks to the ground component 20 of the locating system of the trains 12, the train 1 can easily determine its instantaneous position. It can therefore determine a speed setpoint at each instant, indicated by a speed profile which has been transmitted to it by the computer 16, the latter being able to determine a speed profile for the train 1 taking into account the position report emitted by the train. 1.

Dans le mode de réalisation venant d’être décrit, les calculs permettant d’obtenir un profil de vitesse sont réalisés non plus à bord du train, mais par un calculateur au sol. Ceci est rendu possible puisque le profil de vitesse peut être simplement exprimé dans le référentiel des tapis de localisation utilisés par le train pour connaître précisément et à chaque instant sa position, les tapis constituant une sorte de graduation de la voie.In the embodiment just described, the calculations making it possible to obtain a speed profile are no longer carried out on board the train, but by a computer on the ground. This is made possible since the speed profile can be simply expressed in the reference of the location mats used by the train to know precisely and at each moment its position, the mats constituting a sort of graduation of the track.

Ainsi le calculateur de bord 76 d’un train présente des capacités de calcul réduites par rapport aux calculateurs de bord de l’état de la technique, les capacités de calcul étant déportés vers le sol.Thus, the on-board computer 76 of a train has reduced computing capacities compared with state-of-the-art computers, the computing capacities being deported to the ground.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1. - Système de localisation des trains (12) le long des voies (2) d’un réseau ferroviaire pour une architecture de contrôle automatique des trains, comportant : - au sol, une pluralité de tapis (22) disposés les uns à la suite des autres le long de la voie, chaque tapis comportant un circuit de contrôle (26) et une antenne émettrice (25) connectée au circuit de contrôle, l’antenne émettrice étant conformée pour définir, sur la totalité du tapis, une pluralité de boucles d’induction (37) selon la direction (D) de la voie, le circuit de contrôle étant propre à appliquer en entrée de l’antenne émettrice un signal d’alimentation en courant intégrant un identifiant (Id) dudit tapis ; et, - à bord de chaque train (1) autorisé à circuler sur la voie, une antenne de réception (75) propre à générer un signal de réception corrélé au signal d’alimentation de l’antenne émettrice, et un calculateur de bord (76) connecté à l’antenne de réception, propre à analyser le signal de réception de manière à en extraire l’identifiant du tapis à l’aplomb duquel ladite antenne de réception se situe et à comptabiliser un nombre de boucles d’induction détectées depuis le dernier changement d’identifiant, ledit identifiant et ledit nombre de boucles d’induction détectées permettant de déterminer la position instantanée du train.1. - Locating system of the trains (12) along the tracks (2) of a railway network for an automatic train control architecture, comprising: - on the ground, a plurality of mats (22) arranged one at the from the others along the track, each mat comprising a control circuit (26) and an emitting antenna (25) connected to the control circuit, the transmitting antenna being shaped to define, over the entire carpet, a plurality of induction loops (37) in the direction (D) of the channel, the control circuit being adapted to apply at the input of the transmitting antenna a power supply signal integrating an identifier (Id) of said mat; and, on board each train (1) authorized to run on the track, a reception antenna (75) capable of generating a reception signal correlated with the supply signal of the transmitting antenna, and an on-board computer ( 76) connected to the receiving antenna, capable of analyzing the reception signal in such a way as to extract the identifier of the carpet from which said reception antenna is located and to count a number of induction loops detected since the last identifier change, said identifier and said number of detected induction loops for determining the instantaneous position of the train. 2. - Système selon la revendication 1, dans lequel plusieurs circuits de contrôle (26) correspondant à autant de tapis (22) disposés successivement sont regroupés et connectés en série les uns aux autres et avec un calculateur de contrôle (60) situé en bordure de la voie (2) de manière à former un réseau de communication (61).2. - System according to claim 1, wherein several control circuits (26) corresponding to as many mats (22) arranged successively are grouped and connected in series with each other and with a control computer (60) located at the edge of the channel (2) so as to form a communication network (61). 3. - Système selon la revendication 2, dans lequel le calculateur de contrôle (60) d’un groupe de tapis est propre à modifier l’identifiant (Id) mémorisé par le circuit de commande (26) d’un tapis (22) dudit groupe.3. - System according to claim 2, wherein the control computer (60) of a group of mats is adapted to modify the identifier (Id) stored by the control circuit (26) of a carpet (22) said group. 4. - Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les dimensions longitudinales (LO) des boucles d’induction (37) d’une antenne émettrice (25) sont constantes sur la totalité de la longueur (L) d’un tapis (22) et, de préférence, constantes d’un tapis à l’autre de manière à ce que les tapis soient des tapis standards.4. - System according to any one of the preceding claims, wherein the longitudinal dimensions (LO) of the induction loops (37) of an emitter antenna (25) are constant over the entire length (L) of a carpet (22) and, preferably, constant from one carpet to another so that the carpets are standard carpets. 5. - Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un circuit de contrôle (26) d’un tapis (22) est relié à une ligne d’alimentation (28) en puissance électrique circulant le long du tapis, les lignes d’alimentation d’une pluralité de tapis successifs étant connectées entre elles et à une source de puissance électrique (62).5. - System according to any one of the preceding claims, wherein a control circuit (26) of a mat (22) is connected to a power supply line (28) of electrical power flowing along the mat, the supply lines of a plurality of successive mats being connected together and to an electric power source (62). 6. - Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un tapis (22) comporte une unique antenne émettrice (25).6. - System according to any one of the preceding claims, wherein a mat (22) comprises a single transmitting antenna (25). 7. - Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit de contrôle (26) est propre à appliquer à l’antenne émettrice (25) un courant comportant une porteuse et une modulation, la modulation correspondant à l’identifiant (Id) du tapis (22).7. - System according to any one of the preceding claims, wherein the control circuit (26) is adapted to apply to the transmitting antenna (25) a current comprising a carrier and a modulation, the modulation corresponding to the identifier (Id) of the carpet (22). 8. - Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le calculateur de bord (76) d’un train (1) stocke une cartographie du réseau associant une position à chaque boucle d’induction (37) de chaque tapis (22).8. - System according to any one of the preceding claims, wherein the on-board computer (76) of a train (1) stores a map of the network associating a position with each induction loop (37) of each belt ( 22).
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