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'
TNSTALLATION PO~ LA TRANSMISSION PONCTUELLE DE
NT
SUR CELLE-CI.
La présente invention est relative à une instal-
lation pour la transmission ponctuelle de données entre lavoie et un véhicule circulant sur celle-ci, qui comporte
un émetteur fixé sur la voie et un récepteur logé dans le
véhicule tel qu'un véhicule de chemin de fer, tram, métro-
politain, ... etc.
Traditionnellement, la circulation des véhicules
de chemin de fer est réglée par les signaux implantés le
long de la voie, ce qui garantit un degré de sécurité
élevé.
Cepe~dant, la responsabilité du respect des
15 consignes données par les installations de signalisation
est entièrement confiée au conducteur qui doit l'assumer
dans des conditions parfois difficiles: circulation dans
le brouillard ou pendant des chutes de neige, soleil ra-
sant, etc...
Il est donc important pour la sécurité du tra~
fic, de doter les postes de conduite d'un équipement dont
la double fonction est de répéter à bord l'aspect de la
signalisation, et de contrôler l'action du conducteur dans
les différentes situations créées le long du parcours par
25 l'aspect des signaux; en cas de négligence éventuelle de
la part du conducteur, le système arrête le véhicule auto-
matiquement.
Par ailleurs t une transmission à haute capacité
d'information est nécessaire pour réaliser un contrôle de
30 vitesse efficace.
~ n effet, il faut au moins pouvoir transmettre
ponctuellement des informations sur les aspects des si-
gnaux, la pente de la voie, la vitesse à respecter et la
distance au prochain signal, et la vitesse de la ligne.
Les équipements de transmission et de traitement
des informations doivent présenter un très haut degré de
sécurité de fonctionnement et ce dans des conditions très
dures: températures extrêmes, vibrations, chocs, humidité,
28.47/1965
, . . .
.
~ 3V~
..
poussières, environnement électro-magnétique perturbateur,
etc... De plus, ils doivent présenter une grande disponi-
bilité, c'est-~-dire qu'ils ne peuvent donner lieu qu'à un
minimum d'incidents ou d'actions intempestives (par exem-
ple, commandes erronées de freinage) qui entralneraientdes perturbations inadmissibles du trafic. Enfin, cette
transmission voie-machine doit pouvoir fonctionner jus-
qu'aux plus hautes vitesses de circulation.
L'une des difficultés, dans le cadre d'un fonc-
10 tionnement en sécurité, réside dans la sélection des émet-
teurs adéquats fixés sur la voie parcourue par le véhicule
et correspondant a son sens de marche . Par ailleurs, une
autre difficulté réside dans la transmission à un niveau
suffisant pour garantir une réception sûre des messages
15 par le récepteur logé dans le véhicule.
On connaît une installation pour la transmission
ponctuelle de données entre la voie et un véhicule ci-rcu-
lant sur celle-ci, qui comporte un émetteur passif (dénom-
mé transpondeur) fixé sur la voie et un récepteur logé
20 dans le véhicule circulant sur celle-ci, l'émetteur passif
étant activé par un niveau d'émission provenant du véhicu-
le. De cette manière, on est certain de recevoir les in-
formations de l'émetteur correct. Par ailleurs, l'absorp-
tion de l'énergie d'émission par l`émetteur passif peut
25 être détectée ce qui permet à un calculateur de constater
la présence d'un émetteur. Cette installation connue en
soi satisfait les exigences posées ci-dessus, mais elle
est très encombrante et consomme beaucoup d'énergie pour
l'activation des émetteurs passifs. De plus, il y a lieu
30 de s'assurer d'un niveau énergétique suffisant transmis
vers les émetteurs passifs, et ce en tenant compte des
irrégularités dans les voies et, de ce fait, des varia-
tions de l'écart entre l'antenne émettrice d'activation et
l'émetteur passif à activer. En outre, l'installation
35 connue est complexe et onéreuse.
Par conséquent, la présente invention vise à
fournir une nouvelle installation du type susmentionné
répondant aux exigences de sécurité précitées et
:.
.
remplissant les fonctions requises.
Un autre but de la présente invention vise à
fournir une installation du type susmentionné qui pallie
~ les inconvénients des installations de l'état de la
techr.ique.
~ n autre but de la présente invention vise à
fournir une installation du type susmentionné qui permet
de sélectionner, en toute sécurité, les émetteurs corrects
solidaires de la voie, en rejettant les émetteurs d'une
10 voie parallèle ou correspondant au sens de rnarche inverse;
qui permet de garantir un niveau d'émission suffisant,
faute de quoi un signal de sécurité est enclenché; qui
permet de garantir une fréquence d'émission correcte,
faute de quoi un signal de sécurité est enclenché~ et qui
15 permet un codage et décodage corrects des informations
transmises ainsi qu'un traitement en sécurité de
celles-ci.
Les buts de la présente invention sont atteints
par une installation de transmission ponctuelle de données
20 entre la voie et un véhicule circulant sur celle-ci, cons-
tituée par un équipement de sol fixé sur la voie compor-
tant un émetteur qui transmet les informations codées d'un
signal de voie à l'aide d'une balise d'émission, ainsi que
d'un équipement de bord logé dans le véhicule` comportant
25 un récepteur relié à au moins une antenne de réception
fixée en dessous du véhicule de manière à correspondre
avec la balise d'émission, et au moins un calcula-teur pour
le décodage et le traitement des informations recues,
ledit calculateur étant raccordé à un tableau d'affichage
30 et de lecture ainsi qu'à un dispositif de commande des
freins, caractérisée en ce que l'équipement de sol compor-
te au moins un moyen de codage binaire séquentiel des
informations de signalisation de voie, un émetteur actif à
modulation de fréquence d'un champ magnétique, un moyen de
35 comparaison à un seuil de l'amplitude du champ magnétique
émis et un moyen de contrôle de la fréquence émise à
l'aide d'une balise d'émission, le moyen de comparaison de
l'amplitude du champ magnétique émis et le moyen de
.
.
-- ~.2~0~3~.0
.
contrôle de la fréquence d'émission étant raccordés à un
moyen de commande d'un siynal de sécurité, tel que la
commutation au rouge du signal de la voie.
Grâce à l'installation de transmission selon la
- 5 présente invention, dans laquelle le niveau d'émission et
la fréquence d'émission sont contrôlés, il est possible de
transmettre les informations codées de manière sure.
On peut encore augmenter la sécurité de fonc-
tionnement de l'installation selon la présente invention,
10 en utilisant un codage particulier des signaux, dans le-
quel la distance d'Hamming est élevée. Avantageusement, un
message se compose de 7 octets dont deux octets de syn-
, chronisation et 5 octets d'information dont chacun peut
; transmettre une information parmi 10, de manière à conser-
ver une "distance de Hamming" de 4. Les précautions de
codage ainsi pri.ses garantissent que pour transformer un
; message correct en un message faux interprétable, il faut
transformer au moins 4 bits. On peut aussi réaliser le
codage de deux manières différentes sur base d'informa-
tions dédoublées de manière qu'une moitié du message émis
soit codée d'une fa~on et l'autre moitié de l'autre façon;
l'émission de messages cohérents révèle alors la similitu-
de des deux résultats et par conséquent leur exactitude.
Selon une forme d'exécu~ion particulièrement
25 préférée, le moyen de comparaison de l'amplitude du champ
magnétique émis à l'aide d'un circuit LC accordé comporte
un transformateur d'intensité dont l'enroulement primaire
se trouve dans le circuit primaire du transformateur du
circuit LC accordé, et un redresseur dont le courant con-
30 ~.inu sortant qui est proportionnel à l'amplitude du champest envoyé via un interface adéquat sur un tore dénommé
amplificateur magnétique qui déclenche un signal de sécu-
rité via un relais de commande lorsque ledit courant con-
tinu est inférieur à un courant continu de seuil généré
35 indéPendamment
De préférence, le moyen de contrôle de la fré-
quence modulée comporte essentiellement au moins, une
horloge, un moyen de lecture de la fréquence modulée, un
~ .
, ~ :
moyen de captage des messa~es codés, un moyen de décodage
de ceux-ci, un moyen de sélection et de classe~ent des
messages décodés en trois catégories: (a) messages non
~ confor~es à rejeter, (b) messages conformes impliquant
l'arrêt du véhicule et (c) messages conformes permettant
le passage du véhicule, un moyen permettant la liaison de
la fréquence d'horloge aux variations de la fréquence
modulée de telle sorte que la fréquence d'horloge permet
un échantillonnage plus ou moins rapide du message en
10 fournissant ainsi des messages classés en (b) ou (c) si la
fréquence modulée est correcte ou en (a) si la fréquence
modulée a subi une quelconque variation, ledit moyen de
contrôle étant relié à un moyen de commande d'un signal de
sécurité.
Avantageusement, le signal classé en (a), (b) ou
(c) est comparé dans un amplificateur magnétique, de pré-
férence le même amplificateur magnétique qui sert de moyen
de comparaison de l'amplitude du champ magnétique émis, à
une référence dépendant de l'état réel du signal de la
20 voie, ledit amplificateur magnétique pouvant déclencher un
signal de sécurité tel qu'un signal d'arrêt rouge.
Comme déjà mentionné précédemment, la balise
d'émission est montée sur la voie en étant avantageusement
décalée vers la gauche par rapport à l'axe de`la voie, vu
25 dans le sens de circulation du véhicule; de cette manière,
une voie utilisée dans les deux sens de circulation peut
comporter des balises correspondant au sens de circulation
voulu,de chaque côté de l'axe de la voie.
L'équipement de bord comporte, entre autres, un
30 récepteur relié à au moins une antenne de réception exté-
rieure fixée en dessous du véhicule, décalée par rapport à
l'axe de la voie, vu dans le sens de la marche. Chaque
antenne de réception consiste avantageusement en un bobi-
nage à enroulement gauche et en un bobinage à enroulement
35 droit, montés l'un à côté de l'autre, sur un même axe. Cet
agencement permet tout particulièrement de rejeter les
balises d'émission correspondant au sens de la circulation
inverse ou à des voies parallèles. Cet agencement
' ',
. :
~ ~0~,1(')
particulier de l'antenne permet donc de sélectionner en
toute sécurité la balise d'émission adéquate. En effet,
les flux magnétiques perc~us par les enroulements gauche et
droit d'une antenne sont en concordance de phase, lorsque
la balise d'émission correcte passe en dessous de l'anten-
ne; par contre, si une balise parasite d'une voie paral-
ièle ou de l'autre sens de circulation du véhicule est
captée par l'antenne susmentionnée, les deux enroulements
de celle-ci captent un flux magnétique de même orientation
10 et, par conséquent, les signaux transmis par lesdits en-
roulements opposés sont en opposition de phase. Ceci per-
met au dispositif de bord de sélectionner les balises
adéquates en toute sécurité.
Les signaux captés par l'antenne de réception à
15 bord du véhicule sont ensuite décodés et traités par des
calculateurs électroniques, éventuellement doublés ou
triplés pour des raisons de sécurité. L'équipement de bord
peut également comporter un capteur de vitesse dont les
signaux seront également traités dans les calculateurs
20 pour le contrôle de marche moyennant un programme destiné
à cet effet.
Les variables de sortie sont l'allumage des
lampes au tableau de bord et la commande de freinage lors-
que le conducteur ne respecte pas les consignes.
D'autres détails de la présente invention appa-
raltront dans la description qui suit d'une forme d'exé-
cution particulière, à l'appui des dessins dans~lesquels:
- la figure 1 représente une vue générale schématique de
l'installation selon la présente invention~
30 - la figure 2 représente schématiquement un message;
- la figure 3 est une vue schématique de fonctionnement de
l'équipement de sol, selon une forme d'exécution préfé-
rée de l'invention;
- la figure 4 est une vue en coupe d'une balise d'émis-
sion;
- la figure 5 représente le franchissement d'une balise
normale par l'antenne de réception de l'équipement de
bord;
.
'' ' ':
'
'30~
- la figure 6 représente le franchissement d'une balise
d'émission parasite par l'antenne de réception; et
- la figure 7 est une vue schématique du principe de
fonctionnement de l'équipement de bord.
Dans les figures, des repères identiques sont
utilisés pour des élémen-ts identiques ou analogues.
En référence à la ~igure 1, l'installation se
compose d'un équipement de bord 1 monté dans un véhicule 3
et d'un équipement de sol 5 placé le long de la voie 7.
L'équipement de sol code et émet en permanence,
10 à travers une balise 9, un message binaire répété indéfi-
niment, codant une information, provenant d'un signal de
voie 11, par exemple.
Une antenne 13, 15 installée sous chaque poste
de conduite du véhicule, permet de capter lors du passage
15 au-dessus d'une balise 9, le message binaire qu'elle émet.
L'équipement de bord 1 comprend des circuits de
réception, de démodulation et de validation du message
recu sur l'antenne, des circuits de traitement des infor-
mations captées dans la voie, et en provenance du poste de
20 conduite et du capteur de vitesse 17, enfin des circuits
de commande de freinage 19, et des circuits donnant au
conducteur des informations en provenance de la voie et
des consignes. ~ `
La transmission est réalisée par modulation de
25 la fréquence du champ magnétique rayonné par une boucle
accordée à 100 KHz.
Le message est par exemple composé de 56 bits
soit 16 bits de synchronisation (2 octets: Sl et s2) et 40
bits d'informations (5 octets) (voir igure 2); il dure
30 2,24 ms à la vitesse télégraphique de 25 Kbaud utilisée.
Chaque octect utile peut transmettre une information parmi
10. Autrement dit, parmi les 256 combinaisons possibles de
8 bits, seules dix combinaisons sont normalement autori-
sées. Dans le cas où le codeur ne peut déterminer l'infor-
35 mation à transmettre, il transmet une 11ème combinaisonappelée "aspect douteux". Les précautions de codage ainsi
prises garantissent une "distance de Hamming" de 4 pour un
,,
:. , ~: .
~ ~ '
.. : .
: . : , - ~
1;~9c)~
.
message simple: autrement dit, pour transformer un message
correct en un message faux interprétable, il faut fausser
au moins 4 bits.
~ L'une des fonctions principales de l'équipement
de sol 5 (figure 3) est de déterminer de manière sûre la
valeur du code à donner à chaque octet du message sur base
des informations en provenance de la voie 11 (couleur du
signal, type de signal: vitesse à respecter, etc...). Dans
ce but, le codage est réalisé de deux manières différentes
1O sur base d~informations dédoublées de manière à ce qu~une
moitié du message émis, soit codée d'une facon, et l'autre
moitié de l'autre façon; l'émission de messages cohérents
révèle ainsi la similitude des deux codages et par consé-
quent leur exactitude.
Les informations 31 provenant de la voie 11 sont
codées de deux manières différentes dans un moyen de co-
dage 33, muni de manière connue en soi d'une horloge 35.
Les bits du message ainsi codés sont envoyés , un message
sur deux étant inversé, dans un registre à décalage 37 qui
20 les met en série pour les transmettre, via une porte lo-
gique 39 inversant un message sur deux, à un modulateur 41
pour y définir la fréquence à injecter, après amplifica-
tion en 43 et isolation galvanique en 45, dans la boucle
47 de la balise d'émission 9 (0:9OKHz; 1:110 KHz). L'équi-
25 pement de sol comporte ainsi un moyen de contrôle du bonrafraîchissement du registre à décalage 33, qui com-
porte la porte logique 39 commandée par l'horloge 35.
Une autre fonction principale de l'équipement de
sol 5 est de garantir de manière sûre la détection de la
30 balise d'émission à bord par un niveau d'émission suffi-
sant et par une fréquence de modulation correcte. Par
ailleurs, il doit garantir l'émission d'un message d'arrêt
chaque fois que le signal de voie 11 est fermé.
En vue de contrôler le niveau d'émission, la
3S boucle primaire 47 de la balise 9 comporte un transforma-
teur d'intensité 51 accordé en série, qui fournit à son
enroulement secondaire, via une cellule de redressage et
de filtrage 53, un courant continu proportionnel au niveau
- - ,
.
:
:, .. .
1.~9~
-
de champ magnétique émis qui est amené d~ns le boltier 5.
Moyennant un interface 55 le courant continu est amené sur
un ~ore 57 dénommé amplificateur magnétique saturable où
il est comparé à un seuil prédéternliné 59. si le courant
continu est trop faible, c'est-à-dire si l'amplitude du
champ magnétique est insuffisante, ledit amplificateur
magnétique 57 est déséquilibré et commande un relais exté-
rieur 61 qui actionne le sigrlal d'arrêt sur la voie.
En vue de contrôler la fréquence d'émission,
10 l'équipement de sol comporte un circuit 63. Celui-ci
comporte essentiellement au moins une horloge
65, un moyen de lecture de la ~réquence modulée,un moyen
de captage des messages codés, un moyen de décodage de
ceux-ci, un moyen de sélection et de classement des
messages décodés en trois catégories: (a) messages non
conformes à rejeter, (b) messages conformes impliquant
l'arrêt du véhicule et (c) messages conformes permettant
le passage du véhicule, un moyen permettant la liaison de
la fréquence d'horloge aux variations de la fréquence
20 modulée de telle sorte que la fréquence d'horloge permet
un échantillonnage plus ou moins rapide du message en
fournissant ainsi des messages classés en (b) ou (c) si la
fréquence modulée est correcte ou en (a) 5i la fréquence
modulée a subi une quelconque variation, ledit moyen de
25 controle étant relié à un moyen de commande d'un signal de
sécurité.
Ledit circuit 63 permet de faire varier la fré-
quence d'horloge en fonction des variations éventuelles de
la fréquence modulée. Il capte également le message en
30 amont du modulateur. Lorsque la fréquence modulée varie,
l'échantillonnage du message à transmettre varie également
et le message lu est un message non conforme. Lorsque la
fréquence d'émission est correcte, l'échantillonnage s'ef-
fectue normalement et le message lu après échantillonne~
35 ment est cohérent. Le circuit 63 effectue ensuite un clas-
sement des messages obtenus en trois catégories:
ta) messages non conformes au code, à rejeteri
(b) messages conformes au code, signifiant l'arrêt;
. : : :
, ~ , :
...
: :, ,: ;
9~
lo
(c) messages, conformes au code, signifiant le passage.
Le signal ainsi obtenu (a, h ou c) est envoyé
via un interface 67 sur un amplificateur magnétique du
~ type susmentionné, de préférence le même que celui qui est
utilisé pour le contrôle du niveau d'émission. Il y est
- 5 comparé à un courant de contrôle de la fermeture du signal
`d'arrêt 69. Si le signal a été classé en (a), il ne cor-
respond pas au signal 69 et l'amplificateur magnétique 57
actionne le relais de commande du signal d'arrêt. Si le
signal a été classé en (b) ou ~c), l'amplificateur magné-
10 tique le compare à l'état (ouvert ou fermé) du signal
d'arrêt 69 et actionne le relais de commande 61 si
nécessalre.
En référence à la figure 4 et selon une forme
d'exécution préférée de la présente invention, la balise
9est constituée d'une spire unique 91 en acier inoxydable
de 80 cm de long formant le circuit secondaire d'un trans-
formateur à circuit magnétique dans le circuit primaire 47
duquel le courant modulé est injecté. L'enroulement pri-
maire est avantageusement monté sur l'axe 93 disposé à
20 l'intérieur de la spire unique 91, perpendiculairement au
plan de celle-ci. La spire unique, suffisamment rigide est
montée entre les rails moyennant deux pattes opposées 95
et 97 en forme de S. Avantageusement, le circùit primaire
; 47 est coulé dans un boîtier fixé en dessous de la patte
25 de fixation 95.
La balise 9 est montée entre les rai-ls 101 et
102 et est décentrée par rapport à l'axe de la voie de
manière à définir le sens de circulation.
La tension modulée en fréquence est captée aux
30 bornes d'une antenne 13 montée en dessous de chaque poste
de conduite du véhicule, c'est-à-dire de manière décentrée
à gauche, si les balises sont montées de manière décentrée
à gauche, dans le sens de circulation.
Selon une forme d'exécution avantageuse, et en
35 vue d'éviter le captage de signaux provenant d'une balise
parasite, par exemple une balise d'une autre voie ou de la
contre-voie (en sens inverse), l'antenne 13, 15 se compose
- :
.. . . .
'
.
de deux bobina~es 131 et 133 dont l'un est enroulé par la
gauche et l'autre par la droite. Ainsi, comme représenté a
la figure S, lorsque l'antenne passe sur une balise qui
est destinée au sens de marche choisi, les flux magnéti-
ques qui sont opposés l'un par rapport à l'autre sont
captés dans des enroulements opposés et sont de ce fait en
concordance de phase. Par contre, comme représenté à la
figure 6, lorsque l'antenne capte le champ émis par une
balise 9 de contre-voie, celui-ci traverse les deux bobi-
nages opposés et les courants obtenus dans les bobinages
10 13~ et 133 sont de ce fait en opposition de phase. Un
micro-calculateur peut être chargé de gérer la réception
des balises 9.
L'équipement de bord comporte au moins un micro-
calculateur 151, 152, 153 chargé de gérer la réception des
balises, c'est-à-dire de détecter la présence dlune ba-
lise, de lire au moins deux messages consécutifs identi-
ques, de vérifier la conformité au code des octets d'in-
formations (décades) ce qui revient à vérifier le rafraî-
chissement du registre à décalage et à comparer les deux
20 codages réalisés au sol, et en cas de succès, de trans-
mettre sur un bus informatique à grande vitesse, suivant
un protocole propre, les informations captées dans la
voie, sans les décoder. En cas de d~étection ~'une balise
dont le message est inintelligible, un message spécial
25 "alarme transmission" est envoyé sur le bus informatique.
En finale, un ou plusieurs calculateurs (155,
156, 157) peuvent puiser les .informations nécessaires pour
réaliser le programme de contrôle de marche qui leur est
propre.
Etant donné les impératifs de sécurité et de
disponibilité, toutes les fonctions décrites jusqu'à pré-
sent ont été triplées et les variables de sortie des trois
chaînes ainsi formées I, II et III (commande de freinage
161, allumage de lampes au tableau de bord 163, enregis-
35 trement 165) sont soumises à un vote majoritaire appelé 2
de 3, c'est-à-dire que la concordance des résultats de 2
calculateurs sur les 3, concernant une variable de sortie,
,' : ~ :,
.
.. ' ' , :
,
~l~'3~
.
12
permet son actionnement (159).
- On peut également réaliser, à intervalles régu-
- liers des tests destinés à détecter des défauts dans les
circuits de traitement.
5 L'équipement de bord peut également comporter
d'autres circuits annexes tels que le controle de la
courbe de freinage 167, 168 et 169 avec vote ma~orita~ire
170 et des entrées de paramètres complémentaires dans les
calculateurs 155, 156 et 157, comme une prise de vitesse
10 ou autre.
Il est bien évident que les circuits décrits
ci-dessus comportent également tous les moyens annexes
connus en soi tels que alimentations, boucles de régula-
tion et autres; les représentations des figures ne donnant
15 que le principe de fonctionnement selon l'invention.
~ .
; ~ . .-' ~
:
,
