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Système et procédé de vérification de l'intégrité d'un train
La présente invention concerne un système et un procédé de vérification de
l'intégrité d'un train.
La vérification de l'intégrité d'un train consiste à contrôler que le train
n'a pas
perdu de wagon.
Actuellement cette vérification se fait par des dispositifs spécialement
conçus
à cet effet, installés le long des voies, et adaptés pour compter le nombre
d'essieux
du train.
Ces dispositifs sont onéreux puisque nécessitant une adaptation particulière
de la voie.
Le but de l'invention est donc de proposer un système et un procédé de
vérification de l'intégrité d'un train qui soient de coût réduit tout en
assurant la
sécurité nécessaire pour répondre aux normes ferroviaires.
L'objet de l'invention est un système de vérification de l'intégrité d'un
train de
longueur prédéterminée, ledit système étant embarqué à bord dudit train et
comportant :
- des moyens (7) de communication et de synchronisation avec des moyens
(4) de détection d'un circuit de détection (3), lesdits moyens (4) de
détection étant
aptes à détecter la présence ou absence d'un train sur le circuit de détection
(3),
- des moyens (5) d'odométrie, connectés aux moyens (7) de communication
et de synchronisation, et aptes à fournir une référence odométrique au début
de
l'occupation du circuit de détection par le train et lors de la libération du
circuit de
détection par le train,
- des moyens (9) de calcul de la distance parcourue par le train entre
l'instant
de début d'occupation et l'instant de libération par différence des deux
références
odométriques,
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- des moyens (10) de calcul d'une estimation minimum de la longueur du
train, celle-ci étant égale à la distance parcourue calculée diminuée d'un
décalage
algébrique de longueur du circuit de détection,
- des moyens (11) d'information d'intégrité aptes à transmettre une
information indiquant que le train est intègre quand la longueur calculée du
train est
supérieure à la longueur prédéterminée du train moins la longueur d'un wagon,
caractérisé en ce que les moyens d'odométrie ayant une incertitude relative
déterminée, la distance parcourue calculée s'exprime sous forme d'un
intervalle de
confiance entre une distance minimale et une distance maximale tel que la
probabilité que le train n'ait pas parcouru une distance incluse dans cet
intervalle de
confiance soit inférieure à une probabilité compatible avec les normes de
sécurité
ferroviaire, et la longueur du train est alors calculée comme la différence
entre la
distance minimale et le décalage algébrique de longueur du circuit de
détection.
D'autres caractéristiques préférentielles sont :
- les moyens d'odométrie ayant une incertitude relative déterminée, la
distance parcourue calculée s'exprime sous forme d'un intervalle de confiance
entre
une distance minimale et une distance maximale tel que la probabilité que le
train
n'ait pas parcouru une distance incluse dans cet intervalle de confiance soit
inférieure à une probabilité compatible avec les normes de sécurité
ferroviaire, et la
longueur du train est alors calculée comme la différence entre la distance
minimale
et la longueur du circuit de détection ;
- il comporte des moyens de validation de la mesure telle que si la
longueur
prédéterminée du train est supérieure à la longueur maximale du train, cette
longueur maximale mesurée étant calculée comme la différence entre la distance
maximale et la longueur du circuit de détection, alors la mesure de distance
parcourue est considérée comme non valide ;
- le circuit de détection comporte un premier circuit de voie court et un
second circuit de voie court distant d'une distance déterminée du premier
circuit de
voie court, distance inférieure à la longueur prédéterminée du train et situé
en aval
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dudit premier circuit de voie court par rapport au sens de marche du train,
chaque
circuit de voie court comportant des moyens de détection de présence dudit
train, le
début d'occupation du circuit de détection correspondant au début de
l'occupation
du second circuit de voie court, la libération du circuit de détection
correspondant à
la libération du premier circuit de voie court, la longueur du circuit de
détection étant
égale à la distance entre les deux circuits de voie courts, et la longueur
calculée
étant la somme de la longueur du circuit de détection et de la distance
calculée ; et
- le circuit de détection comporte un circuit de voie court comportant des
moyens de détection de présence dudit train, le début d'occupation du circuit
de
détection correspondant au début de l'occupation du circuit de voie court, et
la
libération du circuit de détection correspondant à la libération dudit circuit
de voie
court, et la longueur du circuit de détection étant égale la longueur du
circuit de voie
court.
Un autre objet de l'invention est un procédé de vérification de l'intégrité
d'un
train de longueur prédéterminée lors du passage dudit train sur un circuit de
détection de longueur déterminée, et ledit train ayant une odométrie
embarquée, et
ledit procédé comportant les étapes de:
a) stockage (40) de la référence odométrique du train à l'instant de début
d'occupation du circuit de détection par le train,
b) stockage (41) de la référence odométrique du train à l'instant de
libération
du circuit de détection par le train,
c) calcul (42) de la distance parcourue par le train entre l'instant de début
d'occupation et l'instant de libération par différence des deux références
odométriques précédemment stockées,
d) calcul (43) de la longueur du train, celle-ci étant égale à la distance
parcourue calculée diminuée d'un décalage algébrique de longueur du circuit de
détection,
e) vérification (44) de l'intégrité du train par vérification que la longueur
calculée est supérieure à la longueur prédéterminée du train moins la longueur
d'un
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wagon, caractérisé en ce que les moyens d'odométrie ayant une incertitude
relative
déterminée, la distance parcourue s'exprime sous forme d'un intervalle de
confiance entre une distance minimale et une distance maximale tel que la
probabilité que le train n'ait pas parcouru une distance incluse dans cet
intervalle de
confiance soit inférieure à une probabilité compatible avec les normes de
sécurité
ferroviaire, et la longueur du train est calculée comme la différence entre la
distance
minimale et le décalage algébrique de longueur du circuit de détection.
D'autres caractéristiques préférentielles de cet objet sont :
- les moyens d'odométrie ayant une incertitude relative déterminée, la
distance parcourue s'exprime sous forme d'un intervalle de confiance entre une
distance minimale et une distance maximale tel que la probabilité que le train
n'ait
pas parcouru une distance incluse dans cet intervalle de confiance soit
inférieure à
une probabilité compatible avec les normes de sécurité ferroviaire, et la
longueur du
train est calculée comme la différence entre la distance minimale et la
longueur du
circuit de détection ;
- préalablement à l'étape e) il comporte une étape de validation de la
mesure
telle que si la longueur prédéterminée du train est supérieure à la longueur
maximale du train, cette longueur maximale étant calculée comme la différence
entre la distance maximale et la longueur du circuit de détection, alors la
mesure de
distance parcourue est considérée comme non valide et l'étape e) de
vérification de
l'intégrité n'est pas effectuée ;
- le circuit de détection comporte un premier circuit de voie court et un
second circuit de voie court distant d'une longueur déterminée du premier
circuit de
voie court, distance inférieure à la longueur prédéterminée du train, et situé
en aval
dudit premier circuit de voie court par rapport au sens de marche du train,
chaque
circuit de voie court comportant des moyens de détection de présence dudit
train, le
début d'occupation du circuit de détection correspondant au début de
l'occupation
du second circuit de voie court, la libération du circuit de détection
correspondant à
la libération du premier circuit de voie court, la longueur du circuit de
détection étant
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égale à la distance entre les deux circuits de voie courts, et la longueur
calculée
étant la somme de la longueur du circuit de détection et de la distance
calculée ; et
- le circuit de détection comporte un circuit de voie court comportant des
moyens de détection de présence dudit train, le début d'occupation du circuit
de
détection correspondant au début de l'occupation du circuit de voie court, et
la
libération du circuit de détection correspondant à la libération dudit circuit
de voie
court, et la longueur du circuit de détection étant égale la longueur du
circuit de voie
court.
La présente invention vise aussi un produit de programme d'ordinateur
comprenant une mémoire contenant des instructions de code de programme pour
mettre en oeuvre les étapes du procédé lorsque ledit programme fonctionne sur
un
ordinateur.
Un autre objet est un système de vérification de l'intégrité d'un train de
longueur prédéterminé comportant :
- un système de vérification embarqué dans le train, et
- au moins un dispositif de détection par circuit de voie, ledit dispositif
étant
adapté pour détecter la présence/absence d'un train sur le circuit de voie, et
comportant des moyens de communication et de synchronisation avec le système
de vérification embarqué pour transmettre à ce système l'instant de début ou
de fin
d'occupation du circuit de voie par le train.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre,
faite uniquement à titre d'exemple, et en relation avec les dessins en annexe
dans
lesquels :
- la figure 1 est un schéma d'un train sur une voie, le train étant équipé
du
système de vérification d'intégrité ;
- la figure 2 est le schéma d'un train pénétrant sur un circuit de voie
court ;
- la figure 3 est le schéma d'un train libérant un circuit de voie court ;
- la figure 4 est un ordinogramme du procédé de vérification de l'intégrité
d'un train ;
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- la figure 5 est un schéma d'une variante du système ou du procédé de
vérification ; et
- la figure 6 est le schéma d'une variante du système de vérification.
En référence à la figure 1, un train 1 circule sur une voie ferrée 2
comportant
un circuit de détection. Dans le mode de réalisation décrit, ce circuit est
formé d'un
circuit de voie court 3.
De façon classique, on appelle circuit de voie, le circuit électrique d'une
portion de voie parfaitement délimitée de longueur connue, isolée
électriquement et
permettant le contrôle d'occupation de tronçons de voie ou d'aiguilles.
Un circuit de voie court correspond à une portion de voie dont la longueur est
réduite au minimum tout en garantissant que, lors du passage d'un train, au
moins
un essieu de ce train se trouve en permanence sur la portion de voie. Par
simplification, on appellera indifféremment circuit de voie court le circuit
électrique et
la portion de voie correspondante.
Le circuit de voie court 3 comporte des moyens 4 de détection de la
présence d'un train sur celui-ci.
-
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Le train 1 comporte un odomètre 5.
Cet odomètre 5 indique la distance parcourue par le train avec une incertitude
relative connue du fabriquant. En règle générale, les odomètres montés sur les
trains
ont une incertitude relative de 2%.
5 Le circuit de voie court 3 et le train 1 comportent également des moyens
de
communication 6, 7 leur permettant d'échanger des informations. Ces moyens 6,
7 de
communication sont des moyens de communication radio, ou des moyens de
communication par courant porteur sur les rails ou tout autre système adapté.
Ces moyens de communication 6, 7 sont adaptés pour permettre la
synchronisation entre les événements de début de présence du train sur le
circuit de
voie court 3 et de libération du train 1 sur le circuit de voie court 3 et
l'odomètre 5, de
façon à ce que l'odomètre 5 détermine les valeurs odométriques correspondant à
ces
deux événements.
Le train comporte des moyens 8 de stockage des valeurs odométriques
déterminées par l'odomètre 5.
Le train comporte également des moyens 9 de calcul de la distance parcourue
par le train entre l'instant de début d'occupation et l'instant de libération.
Des moyens 10 de calcul de détermination de la longueur minimale du train sont
connectés aux moyens 9 de calcul de la distance.
Le train comporte aussi des moyens 11 d'information d'intégrité pour prévenir
le
conducteur par exemple.
Dans un mode de réalisation préféré, les moyens 8, 9 et 10 sont intégrés dans
un calculateur embarqué dans le train.
Le fonctionnement du système va maintenant être explicité en référence aux
figures 2 et 3.
La figure 2 illustre l'instant où le train 1 commence à occuper le circuit de
voie
court 3, c'est-à-dire que son premier essieu pénètre sur le circuit de voie
court 3.
A cet instant, l'odomètre 5 indique une référence odométrique D1.
Le circuit de voie court 3 a une longueur Iõ, le train une longueur It et le
dernier
wagon une longueur L.
La figure 3 illustre l'instant où le train 1 libère le circuit de voie court
3.
A cet instant, l'odomètre 5 indique une référence odométrique D2.
Ainsi, en l'absence d'incertitude, la distance parcourue D2-D1 est égale à la
longueur du train lt plus la longueur I, du circuit de voie court, ou
II = 02 - D1 - icv (1)
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Sans que cela nuise à la généralité du système, et par souci de
simplification, les
essieux sont supposés être positionnés aux limites avant et arrière du train.
On conçoit
aisément que la longueur du circuit de voie court 3 a une longueur supérieure
à la
distance maximale entre deux essieux de façon à ce qu'au moins un essieu se
trouve à
l'intérieur du circuit de voie court pendant toute la durée du passage du
train.
La longueur lõ du circuit de voie court est parfaitement connue et est
mémorisée
dans les moyens de calcul du train. Par exemple, les moyens 6 de communication
du
circuit de voie court 3 ont transmis au train la valeur Iõ dans une étape
préalable
d'initialisation.
Par contre, les valeurs odométriques D1 et D2 comportent des incertitudes
liées à
l'odomètre 5, à la précision de la synchronisation entre les moyens 4 de
détection du
circuit de voie court et l'odomètre 5, et aux retards liés aux délais de
libération ou
d'occupation des voies.
Connaissant les différentes incertitudes des mesures, les moyens de calcul
déterminent un intervalle de distances (D,,,n, Dmax) tel que la probabilité
que la distance
parcourue par le train ne soit pas dans cet intervalle soit inférieure à une
probabilité
compatible avec les normes de sécurité ferroviaires, par exemple
10-12.
La longueur mesurée du train varie donc, d'après l'équation (1), entre D,,,,-
1õ et
Dmax-Iõ avec Dr,-õ, correspondant à la valeur minimale de D2-1)1 et Orna), à
la valeur
maximale de celle-ci. En général, Dmin = D2min
Dlmax et Dmax = Dzmax ¨ D min.
Cependant, dans certains types d'odométrie Dmjn peut être égal à D2,,,,¨Dimin
et Dmax à
D2max-Dlmax=
Les moyens 10 de calcul comparent la longueur mesurée avec la longueur
prédéterminée it diminuée de la longueur du wagon it,õ .
Si la longueur minimale mesurée D,õõ-Iõ est supérieure ou égale à la longueur
prédéterminée du train moins la longueur d'un wagon It-1,õ alors le train est
intègre.
Cette information d'intégrité est utilisable pour libérer le canton précédent.
Si, par contre, la longueur minimale mesurée est inférieure à la longueur
prédéterminée du train moins la longueur d'un wagon, alors on considère que le
train
n'est pas intègre.
Le système ainsi décrit permet donc avantageusement de détecter l'intégrité
d'un
train pour un coût réduit puisque les circuits de voie courts sont déjà
installés sur les
voies pour détecter la présence ou l'absence d'un train et les nouveaux trains
actuellement mis en service comportent des odomètres embarqués.
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Dans un mode de réalisation, un calculateur embarqué spécialement programmé
et connecté à l'odomètre 5 et aux moyens 4 de contrôle du circuit de voie
court permet
alors d'effectuer les calculs et de transmettre l'information d'intégrité.
Le programme d'ordinateur met alors en oeuvre le procédé suivant, figure 4 :
a) stockage en 40 de la référence odométrique D1 du train à l'instant de début
d'occupation du circuit de voie court par le train,
b) stockage en 41 de la référence odométrique 02 du train à l'instant de
libération du circuit de voie court par le train,
C) calcul en 42 de la distance parcourue par le train entre l'instant de début
d'occupation et l'instant de libération par différence des deux références
odométriques
précédemment stockées, soit D2 ¨ D1. Comme expliqué précédemment, cette
distance
s'exprime sous forme d'un intervalle de confiance entre une distance minimale
et une
distance maximale tel que la probabilité que le train n'ait pas parcouru une
distance
incluse dans cet intervalle de confiance soit inférieure à une probabilité
compatible avec
les normes de sécurité ferroviaire,
d) calcul en 43 de la longueur minimale du train, celle-ci étant égale à la
distance
parcourue minimale calculée diminuée de la longueur du circuit de voie court,
e) vérification en 44 de l'intégrité du train par vérification que la longueur
minimale calculée est supérieure à la longueur prédéterminée du train moins la
longueur d'un wagon.
Dans une variante, figure 5, on utilise deux circuits de voie courts 3, 50
distants
d'une longueur 112 pour délimiter le circuit de détection, tels que cette
longueur 112 est
inférieure à la longueur du train.
Les instants de relevé des références odométriques correspondent alors à
l'instant où le train 1 pénètre sur le second circuit de voie court 50 et à
l'instant où il
libère le premier circuit de voie court 3, celui-ci se trouvant donc en amont
du second
circuit de voie court 50 par rapport à la marche du train.
L'ensemble se comporte alors comme le circuit de voie court du mode de
réalisation précédent dans lequel l'équation (1) devient
= D2 - D1+I12 (2)
La longueur calculée du train est égale à la somme entre la distance minimale
parcourue et la distance entre ces deux circuits de voie courts, et est donc
indépendante de la longueur des circuits de voie courts.
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Cette variante de réalisation permet, en allongeant la distance parcourue
mesurée, de diminuer l'incertitude de la mesure et donc d'augmenter la
précision du
système de détection.
Dans une deuxième variante de réalisation, figure 6, le système comporte des
moyens 60 de validation de la mesure.
Ces moyens 60 de validation utilisent la distance parcourue maximale Dmax-
En effet, d'après l'équation (1), la longueur mesurée du train est comprise
dans
l'intervalle (Dmin-lcv, Dmax-lcv).
Si la longueur prédéterminée du train est supérieure à Dmax-Iõ, voire à Dmax,
les
moyens 60 de validation concluent que la mesure est non valide et déclenchent
une
alarme.
Cette variante est avantageusement utilisable lors de la constitution du
convoi en
gare de triage, en complément avec un système classique de comptage de wagons
pour valider le système de contrôle de l'intégrité.
Dans une troisième variante, les circuits de voie courts sont adaptés pour
transmettre l'information de détection d'occupation/libération accompagnée de
l'heure à
laquelle s'est effectuée cette occupation/libération. La précision du système
est
augmentée par réduction des incertitudes des valeurs odométriques Dl et D2
liées aux
délais de transmission du signal.
Le système et le procédé ainsi décrits permettent donc, avantageusement, une
vérification de l'intégrité des trains pour un coût réduit par l'utilisation
d'éléments
préexistants sur les réseaux ferroviaires et les machines de traction.
En d'autres termes, la longueur lõ du circuit de voie utilisé dans l'équation
(1) du
mode de réalisation de la figure 1 et la distance entre les deux circuits de
voie court -112
utilisée dans l'équation (2) correspondent à un terme générique appelé
décalage
algébrique de longueur du circuit de détection, le circuit de détection
pouvant être décrit
comme un segment de voie orienté dans le sens de la marche du train. Le
décalage
algébrique de longueur du circuit de détection traduit un biais algébrique
prédéterminé
intervenant dans le calcul de la longueur du train.
En variante, le procédé mis en oeuvre par le programme d'ordinateur comprend
préalablement à l'étape e) une étape consistant à:
f) vérifier si la longueur prédéterminée du train est supérieure à une
longueur
minimale mesurée augmentée du train, cette longueur minimale mesurée augmentée
étant calculée comme la différence entre la distance minimale et le décalage
algébrique
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de la longueur du circuit de détection augmentée de la longueur d'un véhicule,
le
véhicule pouvant être un wagon ou une voiture.
Dans le cas où le résultat du test effectué dans l'étape f) est positif, le
train est
alors suspect de ne pas être intègre et l'étape e) n'est pas effectuée.
