EP4212404A1 - Procédé de localisation et/ou de mesure de vitesse d'un véhicule - Google Patents

Procédé de localisation et/ou de mesure de vitesse d'un véhicule Download PDF

Info

Publication number
EP4212404A1
EP4212404A1 EP23152027.1A EP23152027A EP4212404A1 EP 4212404 A1 EP4212404 A1 EP 4212404A1 EP 23152027 A EP23152027 A EP 23152027A EP 4212404 A1 EP4212404 A1 EP 4212404A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
markers
vehicle
guideway
marker
sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23152027.1A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Philippe MANGEOT
Gaëtan LEFEBVRE
Thomas BAROCHE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Urbanloop
Original Assignee
Urbanloop
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Urbanloop filed Critical Urbanloop
Publication of EP4212404A1 publication Critical patent/EP4212404A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/025—Absolute localisation, e.g. providing geodetic coordinates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/021—Measuring and recording of train speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/026—Relative localisation, e.g. using odometer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L3/00—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal
    • B61L3/02—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control
    • B61L3/08—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically
    • B61L3/12—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves
    • B61L3/121—Devices along the route for controlling devices on the vehicle or train, e.g. to release brake or to operate a warning signal at selected places along the route, e.g. intermittent control simultaneous mechanical and electrical control controlling electrically using magnetic or electrostatic induction; using radio waves using magnetic induction

Definitions

  • the present invention relates to a method for locating and/or measuring the speed of a vehicle moving along a guideway, for example a railway track formed by two rails, and to a device fitted such a vehicle, in particular an autonomous shuttle.
  • a device fitted such a vehicle in particular an autonomous shuttle.
  • Satellite geolocation systems consisting of calculating, using signals emitted by a constellation of satellites provided for this purpose, the current position on the earth's surface are not suitable for vehicles requiring precise and robust positioning for security reasons, with permanent availability.
  • the accuracy of GPS systems remains dependent on weather conditions and disruptive geographical elements (proximity to dense vegetation, for example).
  • Availability is not guaranteed when the vehicle crosses an area without radio frequency coverage, for example a tunnel or an underground , deep valleys or urban corridors.Finally, these systems may be subject to malicious acts of jamming or interruption of service.
  • ERTMS European rail traffic control and monitoring system
  • beacons are placed on the track between the rails. Without supervision, they are thus vulnerable to acts of vandalism. They are also subjected to relatively high mechanical stresses when a train passes, which can cause failures. Apart from the cost generated by the maintenance of these beacons, there is also a cost linked to the installation of these beacons on the entire rail network and to the management of stocks. In addition, this solution poses a security problem since if a beacon were to no longer operate, the interval between two readjustments of position measurements from the odometry sensors would be increased.
  • Some solutions seek to make the odometry system more robust by no longer relying on a wheel rotation measurement. They propose using the track as a regularly spaced magnetic track by equipping the mobile on rail with a magnetic sensor. Reading the magnetic stripe can measure the speed of movement and the variation of position with greater precision than odometry systems with from the wheel speed [ DE2164312 ]. Such a solution, however, requires having a magnetic marker on the entire network while respecting the very strong positioning constraints of these markers in order to guarantee the regularity of the spacing.
  • FR2673901 Another solution for measuring the "distance traveled" of a train is described in the patent document FR2673901 .
  • This solution consists in fixing magnetizable tracks, all along the railway line, and in implementing, with respect to the direction of movement of the vehicle, at least one magnetic marking coil for such tracks, powered by a pulse generator electric current and located on the front bogie of the locomotive, and at least one detector of this magnetic marking on the rear bogie of the locomotive, the coil and the detector being separated by a predetermined distance from each other. Means are also provided for ordering a new marking after each detection and means for counting the number of markings detected representative of the distance traveled by the locomotive (and therefore the position of the locomotive on the railway track).
  • the basic idea of FR2673901 consists in carrying out a magnetic marking of a magnetizable track of the track, preferably one of the rails, and in repeating this marking each time a predetermined distance has been traveled and measured.
  • Solutions based on inductive reading of markers are interesting because they are generally insensitive to atmospheric conditions, unlike solutions based on optical reading or on radio frequency data exchange, which are robust because inductive reading is done by an electromagnetic coil that does not require no maintenance and resistant without problem to vibrations, shocks, physical aggressions of all kinds, and using inexpensive solutions for the exploitation of the signals.
  • the patent FR3055876 relates to a method for determining the position of a railway vehicle traveling on a railway track provided with a plurality of structural elements each comprising a device for storing identification data, comprises a preliminary step of obtaining a data sequence so as to form a list of data sequences each successively identifying a successive structural element. This method also comprises steps of initialization during which a data sequence is retrieved, of reading the identification data item associated with the structural element over which the vehicle passes, of modifying the data sequence in function of the identification datum and calculation of the position of the vehicle according to the data sequence.
  • Requirement WO01/66401 relates to a device for determining the position of a rail vehicle.
  • This device comprises at least one sensor adapted to produce a signal depending on the irregularities of the railway track caused by the rail components mounted on said railway track or connected to it; memory means adapted to store, on the one hand, information relating to the position of the components of the rail along the path of the vehicle and, on the other hand, characteristics necessary for identifying the components of the rail; an identification means adapted to detect and identify rail components by comparing said signal with the stored characteristics; a calculation means designed to determine the position of the vehicle from the identified rail components and their stored position.
  • the invention also relates to a method for determining the position of a rail vehicle.
  • the position and the characteristics of the components of the rail mounted on the railroad or connected to it are previously recorded and stored.
  • a signal is produced based on the irregularities caused by these components.
  • the signal is compared to the characteristics, whereby the rail components are detected and identified, and the position of the vehicle is determined from the identified rail components and their stored position.
  • the patent application DE102018118767 relates to a method for detecting the position of a railway vehicle on a railway track, as well as a railway track designed to implement such a method.
  • the detection of the position of railway vehicles is carried out by means of a sensor of the vehicle which detects, during its passage on the railway track, a sequence of magnetic fields generated by magnets arranged on the railway track and generates, from the variations of the resulting magnetic field, a binary model whose data content represents a local coordinate of the railway.
  • the equipment of a set of guideways can constitute a considerable investment, and require the mobilization of multiple resources to configure the markers installed on the network. a lot of work in itself.
  • said physical characteristic is magnetic induction.
  • said markers are conductive masses and in that said sensors consist of a transmitter coil powered by an alternating electric current and by a receiver coil detecting the magnetic field induced by a conductive marker to produce an electric current treated to provide a signal when in proximity to a conductive marker.
  • said markers are magnetic masses and in that said sensors are constituted by a receiving coil detecting the magnetic field induced by a magnetic marker to produce an electric current processed to provide a signal during the proximity of a magnetic marker.
  • said physical property is the length in the direction of the trajectory of the vehicle on the guideway, and in that said membership classes correspond to ranges of length with no overlap between said ranges.
  • said physical property is the length in the direction of the trajectory of the vehicle on the guideway, and in that said membership classes correspond to ranges of length with no overlap between said ranges.
  • said markers are positioned between the rails forming the guideway.
  • said database also includes the recordings of the distances separating two consecutive markers.
  • the distribution of said markers on the guide track is periodic.
  • said vehicles further comprise a second geolocation means, said computer applying a consistency verification process between the geolocation information supplied by the sensor and the information supplied by said second geolocation means.
  • the invention also relates to a method for the geolocation of vehicles equipped with a sensor for detecting a physical characteristic of markers, traveling on a guideway comprising a distribution of markers having a physical characteristic detectable by said sensors, characterized in that it consists in recording during said movement a sliding window of the property of each of the markers detected by the sensor of the vehicle, and in comparing the sequence recorded during the movement of the vehicle with the sequences recorded in a database containing a recording ordered of the class of membership of each of said markers arranged on said guideway in a database, each of said recording being associated with location information of the physical position of said marker on said guideway.
  • the positioning system will be described below according to a non-limiting example where the markers are metallic masses, where the physical property taken into account is the length along the trajectory of the vehicle (1), where the sensors are inductive sensors and autonomous shuttle vehicles traveling on a clean track with guide rails.
  • the vehicles are also equipped, according to a preferred option, with a second location system, for example an odometer taking into account the rotation of one of the wheels of the vehicle, or possibly radio transmitter beacons arranged along the guideway, or even a GPS system, the data of which in the uncovered zone will be extrapolated from data provided for example by an inertial unit.
  • the guideway can form a single closed loop, or on the contrary have multiple branches.
  • the vehicles could be rail vehicles for the transport of people or freight, or trams, or handling vehicles circulating on clean tracks without rails.
  • the markers could be optical markers detected by an optical sensor, mechanical markers detected by feelers or equivalent sensors, radiofrequency tags, etc.
  • the solution described below is advantageous because the markers are particularly robust, easy to install and replace on the guideway, economical and resistant to vandalism because of low market value and easy to firmly attach to the track.
  • the inductive characteristic is also advantageous because it does not require contact or special atmospheric conditions. Detection is robust whatever the lighting, hygrometry or pollution conditions, and resists most forms of jamming.
  • FIG. 1 presents the environment of the invention, namely a vehicle (1) moving on rails (10, 20).
  • the rails (10, 20) have markers which can be attached to the sleepers, attached to the rail or placed on a support fixed relative to the rail (10 20). These markers (101 to 104) are passive, ie they are not supplied with energy.
  • the length of the markers (101 to 104) along the axis of movement of the vehicle (1) on the rail is variable.
  • the markers (101 to 104) must be located far enough from the rail to avoid disturbances.
  • the markers (101 to 104) can be positioned inside or outside the rails (10, 20). It is also possible to arrange several rows of markers (101 to 104) on the track. In the figure, the markers (101 to 104) are positioned for example along the left rail (10).
  • the mobile on rail has at least one inductive sensor positioned above the row of metal markers (which may be magnetic or metal pads). Whether several rows of markers are present, the mobile on rail has at least as many inductive sensors.
  • the rail vehicle (1) also has a means of obtaining speed information, for example using a toothed wheel speed sensor (22) as presented in the figure 1 , or by any other means (GPS data, speed obtained by an engine speed observer, coupling between several speed sensors, etc.). This speed information must be sampled sufficiently to be refreshed several times during the passage of the vehicle (1) above a marker (101 to 104).
  • these markers take the form of a rectangular steel metal pad which can be screwed or glued to a crosspiece of a segment of track, between the two rails (10, 20), in an identical lateral position for each marker, for example X centimeter from the left rail (20).
  • These markers (101 to 104) are randomly distributed along the track.
  • the property (length) of the marker to be implanted is determined without a predictive model, by a random draw or possibly by a chaotic sequence generator.
  • each crosspiece 11 to 16
  • the omission of one or more crosspieces does not prevent the proper functioning of the invention.
  • the presence of a parasitic metal mass, for example a metal can, on the track does not prevent the correct operation of the system.
  • Randomization means that the properties of two consecutive markers are chosen at random. Thus a C2 class marker will be between any two C i and C j class markers.
  • the sequence of classes on the track is recorded in an ordered database. It can be a simple ordered list of the property of successive markers, of type C4, C2, C3, C4 ,.... for a sequence formed by a marker (101) of 200 mm followed by a marker ( 102) of 100 mm, followed by a marker (103) of 150 mm, followed by a marker (104) of 200 mm; etc
  • the markers are distributed with an approximately constant spacing, it is not necessary to record the location coordinates of each of the markers, the positioning being able to be deduced from its rank in the ordered list.
  • an alternative consists in recording in the database for each marker its property and its position, for example by reference to an origin position constituting the zero point, in the form of its distance with respect to this point of origin according to a trajectory following the center line of the guideway.
  • This implantation of the markers (101 to 104) on the guideway will form a virtual "coded" line (50) formed by an alternation of presence and absence of the characteristic read by the vehicle, with variable properties alternating with absences of the characteristic, also variable.
  • the vehicle (1) comprises an induction sensor (21) formed for example by a component placed under the chassis of the vehicle and comprising a first coil powered by an alternating current to emit a magnetic field.
  • an induction sensor (21) formed for example by a component placed under the chassis of the vehicle and comprising a first coil powered by an alternating current to emit a magnetic field.
  • Inductive sensors produce an oscillating magnetic field at the end of their detection head. This field is generated by an inductor and a capacitor connected in parallel. When a metallic conductive body is placed in this field, eddy currents arise in the mass of the metal; there is disturbance of this field which leads to a reduction in the amplitude of the oscillations as the metal object approaches, until complete blockage. This variation is exploited by an amplifier which delivers a binary output signal.
  • variable inductance and variable reluctance sensors generally produce an electrical signal proportional to the conductive mass and the distance of a conductive or magnetically permeable object with respect to a coil.
  • the sensor (21) When the vehicle is stationary, the sensor (21) remains in the same state depending on the presence or absence of a marker under the vehicle (1); and more precisely under the head of the sensor (21)).
  • the instantaneous speed of movement of the vehicle (1) is known for example by an odometric sensor (22) or any other usual means for measuring the instantaneous speed of a vehicle.
  • an odometric sensor (22) or any other usual means for measuring the instantaneous speed of a vehicle.
  • the time interval separating a falling edge and a rising edge of the signal supplied by the inductive sensor (21), the distance D 2 separating two consecutive markers (101, 102) is determined.
  • N is determined according to the total number of markers, the number of property classes by a combinatorial calculation. For example, with the six classes of lengths referred to above, and sequences of 10 consecutive markers, one has a million unique sequences.
  • the odometer consists of an incremental encoder (22) which counts the number of revolutions of the wheel with a certain precision (typically 100 steps per revolution: one step is approximately equal to 12mm) and supplies a rectangular signal (30) whose periodicity is representative of the instantaneous speed.
  • the periodicity is constant when the vehicle (1) is moving at a constant speed.
  • the inductive sensor (21) provides a second rectangular signal (40) whose level is 1 if it is above a marker (101 to 104) and zero otherwise.
  • the combination of the 2 sensors makes it possible to measure the length of the markers in number of steps as well as the distance between markers in number of steps
  • An electronic system makes it possible to store these 2 lengths d1 and d2 in a memory of adjustable size.
  • the circuit is known in advance and recorded in another reference memory which will allow the electronics to define its position.
  • the values are in fact recorded in memory in binary (for example on 8 bits) in a shift register composed of N values, N corresponding to the number of measurements taken into account in a sliding window of N increments, and recorded in a memory of FIFO type.
  • This processing requires very few resources and can be executed by a very simple microcontroller.
  • synchronization search for the initial state during start-up
  • the closest binary word is searched in the table compared with the table.
  • This synchronization consists in validating the position resulting from the exploitation of the signals supplied by the sensors (21, 22) making it possible to calculate sliding sequences, with the sequences recorded in the database constituted during the implantation of the markers, or during of a reset step.
  • FIG 8 shows how the reading of a succession of markers of different lengths L1 to L4 makes it possible to find the position P1 to P7 of the vehicle (1) on the guideway.
  • the set of markers (101 to 104) of different lengths forms a set of accessible states with knowledge of the possible transitions between states.
  • the lengths of markers (101 to 104) read correspond to the succession of past markers (101 to 104) modified by the measurement error.
  • These marker lengths (101 to 104) read are the input data of the positioning algorithm (60). From the measurements (Step 62) and knowledge of the positioning (Step 63) of the markers (101 to 104) on the guideway, the algorithm (Step 64) finds the most probable state P3 (Step 65) , and therefore the position of the mobile on the track.
  • This positioning system can be adapted or supplemented with the distance measurement between two markers (101 to 104).
  • the positioning algorithm takes as input data can be completed to use as input data the distance between two markers (101 to 104) in addition to the length of the markers (101 to 104).
  • This algorithm can also be adapted to use only the distance between markers (101 to 104).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé de localisation et/ou de mesure de vitesse d'un véhicule se déplaçant le long d'une voie de guidage, par exemple une voie de chemin de fer formée de deux rails, et à un dispositif équipant un tel véhicule, notamment une navette autonome. Pour améliorer les conditions de circulation d'une flotte de navettes, de rames de métro, d'une flotte d'engins autonomes de manutention, ou des trains sur un réseau de chemins de fer, ainsi que la sécurité de l'ensemble du trafic, il est nécessaire de connaître avec précision la vitesse et l'emplacement (position) de chaque véhicule sur la voie de guidage.

Description

    Domaine de l'invention
  • La présente invention se rapporte à un procédé de localisation et/ou de mesure de vitesse d'un véhicule se déplaçant le long d'une voie de guidage, par exemple une voie de chemin de fer formée de deux rails, et à un dispositif équipant un tel véhicule, notamment une navette autonome. Pour améliorer les conditions de circulation d'une flotte de navettes, de rames de métro, d'une flotte d'engins autonomes de manutention, ou des trains sur un réseau de chemins de fer, ainsi que la sécurité de l'ensemble du trafic, il est nécessaire de connaître avec précision la vitesse et l'emplacement (position) de chaque véhicule sur la voie de guidage.
  • Les systèmes de géolocalisation par satellite consistant à calculer, grâce aux signaux émis par une constellation de satellites prévue à cet effet, la position actuelle sur la face terrestre ne sont pas adaptés pour des véhicules nécessitant pour des questions de sécurité un positionnement précis et robuste, avec une disponibilité permanente. La précision des systèmes GPS reste dépendante des conditions météorologiques et d'éléments géographiques perturbateurs (proximité de végétation dense par exemple. La disponibilité n'est pas assurée lorsque le véhicule traverse une zone sans couverture radiofréquence, par exemple un tunnel ou un sous-terrain, vallées encaissées ou couloirs urbains. Enfin, ces systèmes peuvent faire l'objet d'actes malveillants de brouillage, ou d'interruption du service.
  • Dans le domaine ferroviaire, le développement des systèmes de surveillance et de gestion du trafic doit répondre aux exigences du système européen de contrôle et de surveillance du trafic ferroviaire (ERTMS) qui vise à harmoniser la signalisation et le contrôle des vitesses pour le transport ferroviaire en Europe et, par conséquent, de rendre plus sûre la circulation des trains.
  • Le positionnement d'un mobile sur un rail se fait donc usuellement et notamment selon les préconisations CBTC [IEEE 1474] et ERTMS [Annex A of the CCS TSI - SUBSET 026] par deux techniques redondantes :
    • Un système odométrique embarqué qui permet de mesurer la distance parcourue, permettant une localisation relative ; Le système odométrique d'un mobile sur rail est couramment réalisé à partir d'une mesure de vitesse de rotation d'une ou plusieurs roues. Sa précision est alors intrinsèquement limitée par le contact roue-rail et le phénomène de microglissement, voire de glissement, qui s'y produit. De ce fait, il existe nécessairement un écart entre la vitesse de la roue et la vitesse de déplacement du train, ce qui empêche un positionnement précis à partir du système odométrique uniquement.
    • Une géolocalisation GPS ou une communication ponctuelle entre le train et les balises de voies, permettant une localisation absolue. Les balises sont alimentées électriquement pour pouvoir transmettre les informations de localisation, ou encore les données fournies par une centrale inertielle ou des accéléromètres.
  • Pour améliorer la précision des mesures de position des trains, il a été proposé de « recaler » les mesures de position obtenues à partir des capteurs d'odométrie avec des systèmes au sol, sous la forme d'émetteurs/balises (appelés « Eurobalises ») qui sont fixés à intervalles réguliers (tous les 1,5 kms en moyenne, en Belgique par exemple) sur la voie ferrée. Une telle balise est activée lors du passage du train et transmet à ce dernier sa localisation exacte par rapport à un référentiel absolu lié à la voie. Le calculateur de bord du train corrige ensuite l'erreur de position du train en recalant la position donnée par odométrie avec celle de la dernière balise rencontrée.
  • Un inconvénient de cette solution est que les balises sont posées sur la voie entre les rails. Sans surveillance, elles sont ainsi vulnérables aux actes de vandalisme. Elles sont également soumises à des contraintes mécaniques relativement importantes au passage d'un train, pouvant occasionner des défaillances. Hormis le coût engendré par la maintenance de ces balises, il existe aussi un coût lié à l'installation de ces balises sur tout le réseau ferroviaire et à la gestion des stocks. De plus, cette solution pose un problème de sécurité puisque si une balise venait à ne plus fonctionner, l'intervalle entre deux recalages de mesures de position issues des capteurs d'odométrie serait augmenté.
  • Certaines solutions cherchent à rendre le système d'odométrie plus robuste en ne se fondant plus sur une mesure de rotation de la roue. Elles proposent d'utiliser la voie comme une piste magnétique régulièrement espacée en dotant le mobile sur rail d'un capteur magnétique. La lecture de la piste magnétique permet de mesurer la vitesse de déplacement et la variation de position avec une précision plus importante que les systèmes d'odométrie à partir de la vitesse de la roue [ DE2164312 ]. Une telle solution nécessite toutefois de disposer de marqueur magnétique sur l'intégralité du réseau tout en respectant des contraintes de positionnement très fortes de ces marqueurs afin de garantir la régularité de l'écartement.
  • Une autre solution pour mesurer la « distance parcourue » d'un train est décrite dans le document de brevet FR2673901 . Cette solution consiste à fixer des pistes magnétisables, tout le long de la voie ferrée, et à mettre en oeuvre, par rapport au sens de déplacement du véhicule, au moins une bobine de marquage magnétique de telles pistes, alimentée par un générateur d'impulsions de courant électrique et située sur le boggie avant de la locomotive, et au moins un détecteur de ce marquage magnétique sur le boggie arrière de la locomotive, la bobine et le détecteur étant éloignés d'une distance prédéterminée l'un de l'autre. Il est en outre prévu des moyens pour commander un nouveau marquage après chaque détection et des moyens pour comptabiliser le nombre de marquages détectés représentatifs de la distance parcourue par la locomotive (et donc la position de la locomotive sur la voie ferrée). L'idée de base de FR2673901 consiste à effectuer un marquage magnétique d'une piste magnétisable de la voie, de préférence l'un des rails, et à répéter ce marquage chaque fois qu'une distance prédéterminée a été parcourue et mesurée.
  • Il est également connu de mettre en oeuvre un dispositif de capture d'images placé à une extrémité du train, les images étant par la suite analysées pour déterminer la vitesse et la position du train voir par exemple le document WO 2007/0282563 . L'analyse des images consiste en un repérage d'éléments, comme par exemple des codes à barres placés sur le sol, le long de la voie, à des emplacements connus a priori, et en une comparaison des codes repérés avec des codes stockés dans une base de données, permettant de localiser spatialement le train, voir par exemple le document WO 2007/091072 .
  • Les solutions basées sur une lecture inductive de marqueurs sont intéressantes car elles sont généralement insensibles aux conditions atmosphériques, contrairement aux solutions basées sur une lecture optique ou sur l'échange radiofréquence de données, robustes car la lecture inductive se fait par une bobine électromagnétique ne nécessitant aucun entretien et résistant sans problème aux vibrations, chocs, agressions physique de toutes sorte, et utilisant des solutions peut coûteuse pour l'exploitation des signaux.
    • Etat de la technique
  • On connaît dans l'état de la technique le brevet américain US8067933B2 concernant un dispositif de localisation d'un véhicule associé à une voie, comprenant des marques de référence, qui sont placées sur la voie, et des moyens de détection disposés dans le véhicule, qui produisent au moins un signal de sortie lors du passage devant une marque de référence. Les moyens de détection sont composés de plusieurs capteurs individuels qui s'étendent dans le sens de marche avec une longueur moyenne de détection supérieure ou égale à la distance entre des marques de référence voisines.
  • On connaît aussi du brevet EP2065288 un système de positionnement de chemin de fer pourvu d'un dispositif de mesure de vitesse à bord induisant des courants de Foucault dans la structure de la voie, à deux endroits le long de la direction de déplacement, mesurant les variations du champ magnétique émis par la structure de voie et déterminant la position et la vitesse en corrélant les deux signaux mesurés et une étiquette codée de voie fournissant un codage reconnaissable par le dispositif de mesure de la vitesse à bord. Un mode de réalisation proposé par ce document concerne l'utilisation d'étiquettes codées se composant d'une barre avec plusieurs fentes dans lesquelles des blocs de métal de différentes tailles sont montés. Les tailles et les positions des blocs sont sélectionnées pour représenter un codage selon la modulation d'amplitude de Quadrature.
  • Le brevet FR3055876 concerne un procédé de détermination de la position d'un véhicule ferroviaire circulant sur une voie ferroviaire munie d'une pluralité d'éléments structurels comprenant chacun un dispositif de mémorisation d'une donnée d'identification, comprend une étape préalable d'obtention d'une séquence de données de sorte à former une liste de séquences de données identifiant successivement chacune un élément structurel successif. Ce procédé comprend également des étapes d'initialisation au cours de laquelle une séquence de données est récupérée, de lecture de la donnée d'identification associée à l'élément structurel au-dessus duquel le véhicule passe, de modification de la séquence de données en fonction de la donnée d'identification et de calcul de la position du véhicule en fonction de la séquence de données.
  • La demande WO01/66401 concerne un dispositif permettant de déterminer la position d'un véhicule sur rail. Ce dispositif comprend au moins un capteur conçu pour produire un signal en fonction des irrégularités de la voie ferrée causées par les composants du rail montés sur ladite voie ferrée ou reliés à elle; un moyen mémoire conçu pour stocker, d'une part, les informations relatives à la position des composants du rail le long du trajet du véhicule et, d'autre part, des caractéristiques nécessaires permettant d'identifier les composants du rail; un moyen d'identification conçu pour détecter et identifier les composants du rail par comparaison dudit signal avec les caractéristiques stockées; un moyen de calcul conçu pour déterminer la position du véhicule à partir des composants du rail identifiés et de leur position mise en mémoire. L'invention concerne également un procédé permettant de déterminer la position d'un véhicule sur rail. Selon ce procédé, la position et les caractéristiques des composants du rail montés sur la voie ferrées ou reliés à elle, sont préalablement enregistrées et stockées. Un signal est produit en fonction des irrégularités causées par ces composants. Le signal est comparé aux caractéristiques, ainsi, les composants du rail sont détectés et identifiés, et la position du véhicule est déterminée à partir des composants du rail identifiés et de leur position mise en mémoire.
  • La demande de brevet DE102018118767 concerne un procédé de détection de la position d'un véhicule ferroviaire sur une voie ferrée, ainsi qu'une voie ferrée conçue pour mettre en oeuvre un tel procédé. La détection de la position des véhicules ferroviaires est réalisée au moyen d'un capteur du véhicule lequel détecte, pendant son passage sur la voie ferrée, une séquence de champs magnétiques générés par des aimants disposés sur la voie ferrée et génère, à partir des variations du champ magnétique qui en résultent, un modèle binaire dont le contenu des données représente une coordonnée locale de la voie ferrée.
    • Inconvénients de l'art antérieur
  • Les solutions de l'art antérieur présentent plusieurs inconvénients.
  • En premier lieu, l'équipement d'un ensemble de voies de guidage peut constituer un investissement considérable, et nécessiter de mobiliser de multiples ressources pour configurer les marqueurs implantés sur le réseau constituer une base de données dont la maintenance et la mise à jour représentent en soi un travail considérable.
  • En second lieu, les traitements à effectuer pour connaître en temps réel la position sont souvent très lourds et nécessitent des puissances de calcul importante.
    • Solution apportée par l'invention
  • La présente invention concerne selon son acception la plus générale un système de géolocalisation de véhicules circulant sur une voie de guidage comportant :
    1. a) des véhicules équipés d'un capteur pour la détection d'une caractéristique physique de marqueurs répartis épisodiquement sur ladite voie de guidage, ainsi que d'un calculateur pour fournir une information de localisation en fonction des signaux délivrés par ledit capteur et d'une base de données comportant l'enregistrement de la répartition desdits marqueurs sur ladite voie de guidage
    2. b) des marqueurs présentant une caractéristique physique détectable par lesdits capteurs, répartis sur ladite voie de guidage
    caractérisé en ce que
    • Figure imgb0001
      lesdits marqueurs appartiennent chacun à une et une seule classe parmi une pluralité de classes d'objets physiques, la caractéristique physique des tous les objets d'une classe présentant la même propriété lors de la détection par un desdits capteurs,
      Figure imgb0002
    • lesdits marqueurs étant répartis aléatoirement sur ladite voie de guidage, avec un enregistrement ordonné de la classe d'appartenance de chacun desdits marqueurs disposé sur ladite voie de guidage dans une base de données, chacun desdits enregistrement étant associé à une information de localisation de la position physique dudit marqueur sur ladite voie de guidage.
  • On entend par « aléatoirement » au sens du présent brevet le fait que le choix de la propriété de chacun des marqueurs répartis sur la voie est établi sans règle de prédiction identifiable, par exemple par le résultat du hasard ou d'un générateur de séquences chaotique.
  • Selon un mode de réalisation préféré, ladite caractéristique physique est l'induction magnétique.
  • Avantageusement, lesdits marqueurs sont des masses conductrices et en ce que lesdits capteurs sont constitués par une bobine émettrice alimentée par un courant électrique alternatif et par une bobine réceptrice détectant le champ magnétique induit par un marqueur conducteur pour produire un courant électrique traité pour fournir un signal lors de la proximité d'un marqueur conducteur.
  • De préférence, lesdits marqueurs sont des masses magnétiques et en ce que lesdits capteurs sont constitués par une bobine réceptrice détectant le champ magnétique induit par un marqueur magnétique pour produire un courant électrique traité pour fournir un signal lors de la proximité d'un marqueur magnétique.
  • De préférence, ladite propriété physique est la longueur selon la direction de la trajectoire du véhicule sur la voie de guidage, et en ce que lesdits classes d'appartenance correspondent à des fourchettes de longueur sans recouvrement entre lesdites fourchettes.
  • De préférence, ladite propriété physique est la longueur selon la direction de la trajectoire du véhicule sur la voie de guidage, et en ce que lesdits classes d'appartenance correspondent à des fourchettes de longueur sans recouvrement entre lesdites fourchettes.
  • Avantageusement, lesdits marqueurs sont positionnés entre les rails formant la voie de guidage.
  • Selon un mode de réalisation particulier, ladite base de données comportent également les enregistrements des distances séparant deux marqueurs consécutifs.
  • Avantageusement, la répartition desdits marqueurs sur la voie de guidage est périodique.
  • De préférence, lesdits véhicules comportent en outre un second moyen de géolocalisation, ledit calculateur appliquant un traitement de vérification de la cohérence entre les informations de géolocalisation fournies par le capteur et les informations fournies par ledit second moyen de géolocalisation.
  • L'invention concerne aussi un procédé de de géolocalisation de véhicules équipés d'un capteur pour la détection d'une caractéristique physique de marqueurs, circulant sur une voie de guidage comportant des une répartition de marqueurs présentant une caractéristique physique détectable par lesdits capteurs caractérisé en ce qu'il consiste à enregistrer pendant ledit déplacement une fenêtre glissante de la propriété de chacun des marqueurs détectés par le capteur du véhicule, et à comparer la séquence enregistré pendant le déplacement du véhicule avec les séquences enregistrées dans une base de données contenant un enregistrement ordonné de la classe d'appartenance de chacun desdits marqueurs disposé sur ladite voie de guidage dans une base de données, chacun desdits enregistrement étant associé à une information de localisation de la position physique dudit marqueur sur ladite voie de guidage.
  • On procède avantageusement après le traitement d'une séquence de propriétés lues par le capteur à :
    • L'enregistrement dans une mémoire tampon de la séquence suivante enregistrée dans ladite base de données,
    • L'enregistrement dans une mémoire tampon de la séquence précédente décalée par la lecture par le capteur de la propriété du marqueur suivant,
    • La comparaison entre ces deux séquences pour valider la localisation en cas de conformité ou en cas de différence de commander une signalisation.
    Description détaillée d'un exemple non limitatif de réalisation de l'invention
  • La présente invention sera décrite de manière plus détaillée en référence à des exemples non limitatifs de réalisation précisant les avantages et considérations susmentionnées. Une description plus particulière de l'invention brièvement décrite ci-dessus est illustrée par les dessins annexés où :
    • [FIGURE 1] la figure 1 représente une vue schématique d'un tronçon de voie de guidage selon l'invention
    • [FIGURE 2] la figure 2 représente une vue des séquences de signaux traités par le calculateur [FIGURE 3] la figure 3 représente une vue schématique d'un tronçon de voie de guidage avec un véhicule selon l'invention dans une première position
    • [FIGURE 4] la figure 4 représente une vue schématique d'un tronçon de voie de guidage avec un véhicule selon l'invention dans une deuxième position
    • [FIGURE 5] la figure 5 représente une vue schématique d'un tronçon de voie de guidage avec un véhicule selon l'invention dans une troisième position
    • [FIGURE 6] la figure 6 représente une vue schématique d'un tronçon de voie de guidage avec un véhicule selon l'invention dans une quatrième position
    • [FIGURE 7] la figure 7 représente une vue schématique d'un tronçon de voie de guidage avec un véhicule selon l'invention dans une cinquième position
    • [FIGURE 8] la figure 8 représente une vue schématique des traitements numériques.
    Principe général de l'invention
  • Le système de positionnement sera décrit dans ce qui suit selon un exemple non limitatif où les marqueurs sont des masses métalliques, où la propriété physique prise en compte est la longueur selon la trajectoire du véhicule (1), où les capteurs sont des capteurs inductifs et les véhicules des navettes autonomes circulant sur une voie propre avec des rails de guidage. Les véhicules sont également équipés, selon une option préférée, d'un deuxième système de localisation, par exemple un odomètre prenant en compte la rotation d'une des roues du véhicule, ou éventuellement des balises (« beacon ») radioémettrices disposées le long de la voie de guidage, ou encore d'un système GPS, dont les données en zone non couverte seront extrapolées à partir de données fournies par exemple par une centrale inertielle.
  • La voie de guidage peut former une boucle fermée unique, ou au contraire présenter de multiples embranchements.
  • Cette description détaillée qui suit est directement transposable à d'autres implémentations qui font partie intégrale de l'invention : par exemple, les véhicules pourraient être des véhicules ferroviaires de transport de personnes ou de fret, ou des tramways, ou des véhicules de manutention circulant sur des voies propres sans rail. Les marqueurs pourraient être des marqueurs optiques détectés par un capteur optique, des marqueurs mécaniques détectés par des palpeurs ou des capteurs équivalent, des étiquettes radiofréquences etc.
    • Exemple de réalisation avec des marqueurs métalliques et un capteur inductif
  • La solution décrite ci-après est avantageuse car les marqueurs sont particulièrement robustes, faciles à installer et remplacer sur la voie de guidage, économiques et résistants au vandalisme car de faible valeur marchande et faciles à solidariser fortement avec la voie.
  • La caractéristique inductive est également avantageuse car elle ne nécessite pas de contact ni de conditions atmosphériques particulières. La détection est robuste quelles que soient les conditions d'éclairage, d'hygrométrie, de pollution, et résiste à la plupart des formes de brouillage.
  • La figure 1 présente l'environnement de l'invention, à savoir un véhicule (1) se déplaçant sur des rails (10, 20). Les rails (10, 20) présentent des marqueurs qui peuvent être fixées sur les traverses, fixées sur le rail ou posées sur un support fixe par rapport au rail (10 20). Ces marqueurs (101 à 104) sont passifs, c'est-à-dire qu'ils ne sont pas alimentés en énergie. La longueur des marqueurs (101 à 104) selon l'axe de déplacement du véhicule (1) sur rail est variable.
  • Les marqueurs (101 à 104) doivent être situées suffisamment loin du rail pour éviter les perturbations. Les marqueurs (101 à 104) peuvent être positionnés à l'intérieur ou à l'extérieur des rails (10, 20). Il est également possible de disposer plusieurs files de marqueurs (101 à 104) sur la voie. Sur la figure, les marqueurs (101 à 104) sont positionnés pour exemple le long du rail gauche (10).
  • Le mobile sur rail présente au moins un capteur inductif positionné au-dessus de la file de marqueurs métalliques (pouvant être des pastilles magnétiques ou métalliques). Si plusieurs files de marqueurs sont présentes, le mobile sur rail dispose d'au minimum autant de capteurs inductifs.
  • Le véhicule (1) sur rail présente également un moyen d'obtenir une information de vitesse, par exemple à l'aide d'un capteur de vitesse à roue dentée (22) comme présenté dans la figure 1, ou par tout autre moyen (données GPS, vitesse obtenue par un observateur de vitesse d'un moteur, couplage entre plusieurs capteurs de vitesse, ...). Cette information de vitesse doit être suffisamment échantillonnée pour être rafraîchie plusieurs fois lors du passage du véhicule (1) au-dessus d'un marqueur (101 à 104).
  • Selon cette réalisation décrite en détail, la propriété retenue, à savoir la longueur, est également avantageuse car il est facile de segmenter l'ensemble en classes de longueurs sans recouvrement, tout en acceptant une tolérance pour la fabrication et pour la lecture. Par exemple, on peut prévoir des longueurs comprises entre 50 et 300 millimètres, avec une tolérance de 10mm (ou une tolérance relative) ; et une segmentation en six classes :
    • C1 [40 mm à 60 mm]
    • C2 [90 mm à 110 mm]
    • C3 [140 mm à 160 mm]
    • C4 [190 mm à 210 mm]
    • C5 [240 mm à 260 mm]
    • C6 [290 mm à 310 mm]
  • Il est facile de lire la propriété « longueur » par un capteur inductif détectant la présence ou l'absence d'une masse métallique, combinée à une détermination de la longueur en fonction soit d'un capteur de déplacement, par exemple odométrique, ou en fonction de la vitesse et du temps s'écoulant entre un front montant et un front descendant de détection de flux magnétique.
  • Physiquement, ces marqueurs prennent la forme d'une pastille métallique rectangulaire en acier qui peut être vissée ou collée sur une traverse d'un segment de voie, entre les deux rails (10, 20), dans une position latérale identique pour chaque marqueur, par exemple à X centimètre du rail gauche (20).
  • Ces marqueurs (101 à 104) sont répartis de manière aléatoire le long de la voie.
  • La propriété (longueur) du marqueur à implanter est déterminée sans modèle prédictif, par un tirage au hasard ou éventuellement par un générateur de séquences chaotiques.
  • Pour obtenir une résolution importante, il est préférable de prévoir un marqueur sur chaque traverse (11 à 16), mais l'omission d'une ou plusieurs traverses n'empêche pas le bon fonctionnement de l'invention. De même, la présence d'une masse métallique parasite, par exemple une cannette métallique, sur la voie n'empêche pas le bon fonctionnement du système.
  • La répartition aléatoire signifie que les propriétés de deux marqueurs consécutifs sont choisies au hasard. Ainsi un marqueur de classe C2 se trouvera entre deux marqueurs de classe Ci et Cj quelconques.
  • On enregistre dans une base de données ordonnée la suite de classes sur la voie. Il peut s'agir d'une simple liste ordonnée de la propriété des marqueurs successives, de type C4, C2, C3, C4 ,.... pour une suite formée par un marqueur (101) de 200 mm suivi par un marqueur (102) de 100 mm, suivi par un marqueur (103) de 150 mm, suivi par un marqueur (104) de 200 mm ; etc.
  • Il n'est pas nécessaire que deux ou plusieurs marqueurs appartiennent à des classes différentes.
  • Par ailleurs, lorsque les marqueurs sont répartis avec un espacement à peu près constant, il n'est pas nécessaire d'enregistrer les coordonnées de localisation de chacun des marqueurs, le positionnement pouvant être déduit de son rang dans la liste ordonnée.
  • Mais pour faciliter l'exploitation, une alternative consiste à enregistrer dans la base de données pour chaque marqueur sa propriété et sa position, par exemple par référence à une position d'origine constituant le point zéro, sous la forme de sa distance par rapport à ce point d'origine selon une trajectoire suivant la ligne médiane de la voie de guidage.
  • Cette implantation des marqueurs (101 à 104) sur la voie de guidage va former une ligne « codée » virtuelle (50) formée par une alternance de présence et d'absence de la caractéristique lue par le véhicule, avec des propriétés variables alternant avec des absences de la caractéristique, également variables.
  • Dans l'hypothèse où l'inter distance entre deux traverses est constant, et que chaque traverse (11 à 16) porte un marqueur, la somme entre la présence et l'absence d'induction correspondra à une longueur constante, et fournira au capteur (21) du véhicule (1) circulant sur la voie une information codée selon une technique de modulation de largeur d'impulsions (PWM « Pulse Width Modulation »), couramment utilisée pour exploiter des signaux à états discrets robustes.
  • Le véhicule (1) comporte un capteur d'induction (21) formé par exemple par un composant placé sous le châssis du véhicule et comportant un premier bobinage alimenté par un courant alternatif pour émettre un champ magnétique. Lorsqu'une cible conductrice ou magnétiquement perméable, notamment un marqueur (101 à 104) est proche du bobinage, l'impédance du bobinage varie, et la mesure de cette impédance et du dépassement d'une valeur-seuil permet de générer un signal binaire de présence ou d'absence de masse métallique.
  • Les capteurs inductifs produisent à l'extrémité de leur tête de détection un champ magnétique oscillant. Ce champ est généré par une inductance et un condensateur montés en parallèle. Lorsqu'un corps conducteur métallique est placé dans ce champ, des courants de Foucault prennent naissance dans la masse du métal ; il y a perturbation de ce champ qui entraîne une réduction de l'amplitude des oscillations au fur et à mesure de l'approche de l'objet métallique, jusqu'à blocage complet. Cette variation est exploitée par un amplificateur qui délivre un signal de sortie binaire.
  • L'homme du métier connaît de multiples solutions de capteurs à inductance variable et à réluctance variable produisent en général un signal électrique proportionnel à la masse conductrice et la distance d'un objet conducteur ou magnétiquement perméable par rapport à une bobine.
  • Lorsque le véhicule est à l'arrêt le capteur (21) reste dans le même état en fonction de la présence ou de l'absence d'un marqueur sous le véhicule (1) ; et plus précisément sous la tête du capteur (21)).
  • Lorsque le véhicule (1) se déplace à une vitesse V, le capteur (21) va détecter un marqueur Mi dont la « propriété » est une longueur L pendant une durée Ti = Li/V.
  • La vitesse de déplacement instantanée du véhicule (1) est connue par exemple par un capteur odométrique (22) ou tout autre moyen usuel pour mesurer la vitesse instantanée d'un véhicule. En mesurant l'intervalle de temps Ti séparant un front montant et un front descendant du signal fournit par le capteur inductif (21), on détermine la propriété du marqueur, à savoir sa longueur Li égale à Ti/V.
  • De même, l'intervalle de temps séparant un front descendant et un front montant du signal fournit par le capteur inductif (21), on détermine la distance D2 séparant deux marqueurs (101, 102) consécutifs.
  • Les séquences prises en compte présente une longueur de N marqueurs, de telle sorte que les séquences de longueur N (ou supérieure à N) produites soient orthogonales ou quasi-orthogonales au sens où :
    • Toute sous-séquence extraite de la séquence totale est unique, assurant ainsi l'unicité de positionnement.
    • Toute sous-séquence extraite de la séquence totale présente une corrélation minimale avec toutes les autres sous séquences, assurant ainsi la robustesse aux imprécisions de mesure.
    Voir par exemple Dines, L. L. "A Theorem on Orthogonal Sequences." Transactions of the American Mathematical Society, vol. 30, no. 2, American Mathematical Society, 1928, pp. 439-46, https://doi.org/10.2307/1989131.
  • N est déterminé en fonction du nombre total de marqueurs, du nombre de classes de propriété par un calcul combinatoire. Par exemple, avec les six classes de longueurs susvisées, et des séquences de 10 marqueurs consécutifs, on dispose d'un million de séquences uniques.
  • La figure 2 représente le chronogramme des signaux fournis par les deux capteurs (21, 22) présents sur le véhicule (1) :
  • L'odomètre est constitué par un codeur incrémental (22) qui compte le nombre de tours de roue avec un certaine précision (typiquement 100 pas par tours : un pas est environ égal à 12mm) et fournit un signal rectangulaire (30) dont la périodicité est représentative de la vitesse instantanée. La périodicité est constante lorsque le véhicule (1) avance à une vitesse constante.
  • La capteur inductif (21) fournit un deuxième signal rectangulaire (40) dont le niveau est 1 s'il se situe au-dessus d'un marqueur (101 à 104) et zéro sinon.
  • La combinaison des 2 capteurs permet de mesurer la longueur des marqueurs en nombre de pas ainsi que la distance inter marqueurs en nombre de pas
  • Une électronique permet de stocker ces 2 longueurs d1 et d2 dans une mémoire de taille réglable. Le circuit est connu par avance et enregistré dans une autre mémoire de référence qui permettra à l'électronique de définir sa position.
  • Les figures 3 à 7 illustrent un exemple d'acquisition des signaux des capteurs (21) et (22)
  • En figure 3, le véhicule (1) passe sur le premier marqueur (102) : il mesure d1= 10 pas (environ 12 cm) et enregistre en mémoire dans un premier registre la valeur (10 pas)
  • En figure 4, le véhicule (1) passe sur le début du second marqueur (103) : il mesure d2= 154 pas (environ 185 cm) et enregistre en mémoire dans un second registre la valeur (154 pas)
  • En figure 5, le véhicule (1) passe sur la fin du second marqueur (103) : il mesure d1= 5 pas (environ 6 cm) et enregistre en mémoire dans un troisième registre la valeur (5 pas)
  • En figure 6, le véhicule (1) passe sur le début du troisième marqueur (104) : il mesure d2= 150 pas (environ 180 cm) et enregistre en mémoire dans un quatrième registre la valeur (154 pas).
  • Et ainsi de suite.
  • Les valeurs sont en fait enregistrées en mémoire en binaire (par exemple sur 8 bits) dans un registre à décalage composé de N valeurs, N correspondant au nombre de mesures prises en compte dans une fenêtre glissante de N incréments, et enregistrés dans une mémoire de type FIFO. Ce traitement nécessite très peu de ressources et peut être exécuté par un microcontrôleur très simple.
  • On procède ensuite à un traitement consistant en un hachage de ces données : Seules les valeurs les plus représentatives sont gardées pour former un mot binaire sur N bits (par exemple un mot sur 32 bits) pour produire une séquence binaire codant la position absolue de la capsule : (suppression des bits inutiles)
  • Lors de la synchronisation (recherche de l'état initial lors de la mise en route), le mot binaire le plus proche est recherché dans la table comparées par rapport à la table. Cette synchronisation consiste à valider la position résultant de l'exploitation des signaux fournis par les capteurs (21, 22) permettant de calculer des séquences glissantes, avec les séquences enregistrées dans la base de données constituée lors de l'implantation des marqueurs, ou lors d'une étape de réinitialisation.
  • Une fois synchronisé, on vérifie à la prochaine pastille que l'état lu est proche celui attendu. Pour cela, il suffit de lire dans la table la séquence suivante, et de vérifier, lors de l'acquisition des signaux, que la séquence obtenue par l'exploitation des signaux des capteurs (21, 22) est conforme. On peut ainsi produire très simplement une information de localisation par lecture incrémentale des positions enregistrées dans la base de données, en synchronisant avec les signaux fournis par les capteurs (21, 22).
  • La figure 8 présente la manière dont la lecture d'une succession marqueurs de longueurs L1 à L4 différentes permet de retrouver la position P1 à P7 du véhicule (1) sur la voie de guidage. L'ensemble des marqueurs (101 à 104) de différentes longueurs forme un ensemble d'états accessibles avec la connaissance des transitions possibles entre états. Les longueurs de marqueurs (101 à 104) lues correspondent à la succession des marqueurs (101 à 104) passées modifiées par l'erreur de mesure. Ces longueurs de marqueurs (101 à 104) lues sont les données d'entrée de l'algorithme de positionnement (60). A partir des mesures (Etape 62) et de la connaissance du positionnement (étape 63) des marqueurs (101 à 104) sur la voie de guidage, l'algorithme (Etape 64) retrouve l'état P3 le plus probable (Etape 65), et donc la position du mobile sur la voie.
  • Selon l'algorithme utilisé, cette détermination peut être faite de deux manières :
    • en mémorisant un nombre fixe de marqueurs et en retrouvant ce motif dans l'ensemble des motifs existants. Dans ce cas, l'algorithme peut être par exemple une recherche d'un maximum dans un calcul de convolution, ou toute autre méthode permettant de retrouver la séquence réalisée de manière déterministe.
    • par une méthode probabiliste donnant la probabilité de se situer en chaque point du réseau ou uniquement le point le plus probable. L'utilisation d'un algorithme probabiliste de détermination de l'état peut être par exemple un algorithme de Viterbi, un filtre de Kalman, ou toute autre méthode permettant de retrouver la séquence réalisée de manière la plus probable.
  • Les étapes successives du positionnement sur la voie sont donc :
    1. 1. Détection de présence de marqueurs (101 à 104)
    2. 2. Couplage de la mesure de vitesse avec la détection de présence de marqueurs (101 à 104) afin de déterminer la longueur des marqueurs (101 à 104). Cette mesure de vitesse peut provenir d'un capteur de vitesse de rotation de la roue ou de toute autre méthode d'obtenir une mesure de vitesse suffisamment échantillonnée pour permettre de mesurer la longueur de la traverse, par exemple le couplage des mesures de vitesse de plusieurs essieux, une mesure de vitesse donnée par un GPS, une vitesse obtenue par un observateur de vitesse d'un moteur, ...
    3. 3. Lecture de la succession de marqueurs (101 à 104) afin de définir une succession de mots dans un code.
    4. 4. utilisation cette succession de mots pour déterminer la marqueurs (101 à 104) lue dans l'ensemble du code du réseau. Cette détermination peut être faite de deux manières, ou bien en mémorisant un nombre fixe de marqueurs (101 à 104) et en retrouvant ce motif dans l'ensemble des motifs existants, ou bien par une méthode probabiliste donnant la probabilité de se situer en chaque point du réseau.
    5. 5. Lier la position dans le code à la position absolue sur le réseau.
  • Ce système de positionnement peut être adapté ou complété avec la mesure de distance entre deux marqueurs (101 à 104). Dans ce cas, l'algorithme de positionnement prend comme donnée d'entrée peut être complété pour utiliser comme données d'entrée la distance entre deux marqueurs (101 à 104) en plus de la longueur des marqueurs (101 à 104). Cet algorithme peut également être adapté pour n'utiliser que la distance entre marqueurs (101 à 104).

Claims (12)

  1. Système de géolocalisation de véhicules (1) circulant sur une voie de guidage comportant :
    a) des véhicules (1) équipés d'un capteur (21) pour la détection d'une caractéristique physique de marqueurs (101 à 104) répartis épisodiquement sur ladite voie de guidage, ainsi que d'un calculateur pour fournir une information de localisation en fonction des signaux délivrés par ledit capteur et d'une base de données comportant l'enregistrement de la répartition desdits marqueurs (101 à 104) sur ladite voie de guidage
    b) des marqueurs (101 à 104) présentant une caractéristique physique détectable par lesdits capteurs (21), répartis sur ladite voie de guidage
    caractérisé en ce que
    Figure imgb0003
    lesdits marqueurs (101 à 104) appartiennent chacun à une et une seule classe parmi une pluralité de classes d'objets physiques, la caractéristique physique de tous les objets d'une classe présentant la même propriété lors de la détection par un desdits capteurs,
    Figure imgb0004
    lesdits marqueurs (101 à 104) étant répartis aléatoirement sur ladite voie de guidage, avec un enregistrement ordonné de la classe d'appartenance de chacun desdits marqueurs (101 à 104) disposé sur ladite voie de guidage dans une base de données, chacun desdits enregistrement étant associé à une information de localisation de la position physique dudit marqueur (101 à 104) sur ladite voie de guidage.
  2. Système de géolocalisation de véhicules selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite caractéristique physique est l'induction magnétique.
  3. Système de géolocalisation de véhicules selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits marqueurs sont des masses conductrices et en ce que lesdits capteurs sont constitués par une bobine émettrice alimentée par un courant électrique alternatif et par une bobine réceptrice détectant le champ magnétique induit par un marqueur conducteur pour produire un courant électrique traité pour fournir un signal lors de la proximité d'un marqueur conducteur.
  4. Système de géolocalisation de véhicules selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits marqueurs sont des masses magnétiques et en ce que lesdits capteurs sont constitués par une bobine réceptrice détectant le champ magnétique induit par un marqueur magnétique pour produire un courant électrique traité pour fournir un signal lors de la proximité d'un marqueur magnétique.
  5. Système de géolocalisation de véhicules selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite propriété physique est la longueur selon la direction de la trajectoire du véhicule sur la voie de guidage.
  6. Système de géolocalisation de véhicules selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lesdits classes d'appartenance correspondent à des fourchettes de longueur sans recouvrement entre lesdites fourchettes.
  7. Système de géolocalisation de véhicules selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits marqueurs sont positionnés entre les rails formant la voie de guidage.
  8. Système de géolocalisation de véhicules selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite base de données comportent également les enregistrements des distances séparant deux marqueurs consécutifs.
  9. Système de géolocalisation de véhicules selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la répartition desdits marqueurs sur la voie de guidage est périodique.
  10. Système de géolocalisation de véhicules selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits véhicules comportent en outre un second moyen de géolocalisation, ledit calculateur appliquant un traitement de vérification de la cohérence entre les informations de géolocalisation calculé en fonction des signaux délivrés par le capteur et les informations fournies par ledit second moyen de géolocalisation.
  11. Procédé de de géolocalisation de véhicules équipés d'un capteur pour la détection d'une caractéristique physique de marqueurs, circulant sur une voie de guidage comportant une répartition de marqueurs présentant une caractéristique physique détectable par lesdits capteurs, caractérisé en ce qu'il consiste à enregistrer pendant ledit déplacement une fenêtre glissante de la propriété de la caractéristique physique de chacun des marqueurs détectés par le capteur du véhicule, et à comparer la séquence enregistré pendant le déplacement du véhicule avec les séquences enregistrées dans une base de données contenant un enregistrement ordonné de la classe d'appartenance de chacun desdits marqueurs disposé sur ladite voie de guidage dans une base de données, chacun desdits enregistrement étant associé à une information de localisation de la position physique dudit marqueur sur ladite voie de guidage.
  12. Procédé de de géolocalisation de véhicules selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'on procède après le traitement d'une séquence de propriétés lues par le capteur à :
    - L'enregistrement dans une mémoire tampon de la séquence suivante enregistrée dans ladite base de données,
    - L'enregistrement dans une mémoire tampon de la séquence précédente décalée par la lecture par le capteur de la propriété du marqueur suivant,
    - La comparaison entre ces deux séquences pour valider la localisation en cas de conformité ou en cas de différence de commander une signalisation.
EP23152027.1A 2022-01-17 2023-01-17 Procédé de localisation et/ou de mesure de vitesse d'un véhicule Pending EP4212404A1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2200366A FR3131893B1 (fr) 2022-01-17 2022-01-17 Procede de localisation et/ou de mesure de vitesse d'un vehicule

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4212404A1 true EP4212404A1 (fr) 2023-07-19

Family

ID=81448382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23152027.1A Pending EP4212404A1 (fr) 2022-01-17 2023-01-17 Procédé de localisation et/ou de mesure de vitesse d'un véhicule

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230227083A1 (fr)
EP (1) EP4212404A1 (fr)
FR (1) FR3131893B1 (fr)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7478294B1 (ja) * 2023-08-31 2024-05-02 株式会社京三製作所 車上装置
CN120552937B (zh) * 2025-07-31 2025-10-10 株洲中车时代电气股份有限公司 基于模块化齿槽板的磁浮交通定位测速方法及系统

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2164312A1 (de) 1971-12-23 1973-06-28 Siemens Ag Einrichtung zur weg- und geschwindigkeitsmessung auf schienenfahrzeugen
FR2673901A1 (fr) 1991-03-13 1992-09-18 Inrets Procede de localisation d'un vehicule roulant sur une voie de guidage et installation de localisation equipant un tel vehicule.
WO2001066401A1 (fr) 2000-03-10 2001-09-13 Bombardier Transportation Gmbh Dispositif et procede permettant de determiner la position d'un vehicule sur rail
EP1396412A1 (fr) * 2002-08-13 2004-03-10 Kunihiro Kishida Système de détection pour véhicules, notamment véhicules ferroviaires
WO2007028256A2 (fr) 2005-09-09 2007-03-15 Les Biotechnologies Oceanova Inc. Compositions de polysaccharides composees de fucanes et de galactanes et leur utilisation dans la reduction de l'extravasation et de l'inflammation
WO2007091072A1 (fr) 2006-02-07 2007-08-16 Richard Shenton Systeme pour mesurer la vitesse et/ou la position d'un train
EP2065288A1 (fr) 2007-11-28 2009-06-03 Bombardier Transportation GmbH Système de positionnement de rails
US8067933B2 (en) 2006-07-06 2011-11-29 Siemens Aktiengesellschaft Device for locating a vehicle tied to a roadway
FR3055876A1 (fr) 2016-09-12 2018-03-16 Alstom Transport Technologies Procede de determination de la position d'un vehicule ferroviaire et installation ferroviaire associee
DE102019118767A1 (de) * 2019-07-11 2021-01-14 Deutsche Bahn Ag Verfahren zur Positionserkennung eines Schienenfahrzeugs auf einem Schienenverkehrsweg sowie Schienenverkehrsweg, eingerichtet zur Durchführung eines solchen Verfahrens

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7561989B2 (en) 2006-04-04 2009-07-14 Procise Extracting performance metrics from images

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2164312A1 (de) 1971-12-23 1973-06-28 Siemens Ag Einrichtung zur weg- und geschwindigkeitsmessung auf schienenfahrzeugen
FR2673901A1 (fr) 1991-03-13 1992-09-18 Inrets Procede de localisation d'un vehicule roulant sur une voie de guidage et installation de localisation equipant un tel vehicule.
WO2001066401A1 (fr) 2000-03-10 2001-09-13 Bombardier Transportation Gmbh Dispositif et procede permettant de determiner la position d'un vehicule sur rail
EP1396412A1 (fr) * 2002-08-13 2004-03-10 Kunihiro Kishida Système de détection pour véhicules, notamment véhicules ferroviaires
WO2007028256A2 (fr) 2005-09-09 2007-03-15 Les Biotechnologies Oceanova Inc. Compositions de polysaccharides composees de fucanes et de galactanes et leur utilisation dans la reduction de l'extravasation et de l'inflammation
WO2007091072A1 (fr) 2006-02-07 2007-08-16 Richard Shenton Systeme pour mesurer la vitesse et/ou la position d'un train
US8067933B2 (en) 2006-07-06 2011-11-29 Siemens Aktiengesellschaft Device for locating a vehicle tied to a roadway
EP2065288A1 (fr) 2007-11-28 2009-06-03 Bombardier Transportation GmbH Système de positionnement de rails
FR3055876A1 (fr) 2016-09-12 2018-03-16 Alstom Transport Technologies Procede de determination de la position d'un vehicule ferroviaire et installation ferroviaire associee
DE102019118767A1 (de) * 2019-07-11 2021-01-14 Deutsche Bahn Ag Verfahren zur Positionserkennung eines Schienenfahrzeugs auf einem Schienenverkehrsweg sowie Schienenverkehrsweg, eingerichtet zur Durchführung eines solchen Verfahrens

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DINES, L. L.: "A Theorem on Orthogonal Sequences.", TRANSACTIONS OF THE AMERICAN MATHEMATICAL SOCIETY, vol. 30, no. 2, 1928, pages 439 - 46
KLAUS HORNEMANN ET AL: "Anwendung der Eurobalise bei der DB Netz AG", 1 November 2015 (2015-11-01), pages 3 - 27, XP055250826, Retrieved from the Internet <URL:http://www.eurailpress.de/fileadmin/user_upload/PDF/Hornemann_Froehlich_SD_Spezial.pdf> [retrieved on 20160217] *

Also Published As

Publication number Publication date
US20230227083A1 (en) 2023-07-20
FR3131893A1 (fr) 2023-07-21
FR3131893B1 (fr) 2024-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0234959B1 (fr) Procédé et système de localisation d&#39;un mobile circulant sur un réseau ferroviaire
EP4212404A1 (fr) Procédé de localisation et/ou de mesure de vitesse d&#39;un véhicule
EP2718730B1 (fr) Dispositif de mesure de vitesse et de position d&#39;un véhicule se déplaçant le long d&#39;une voie de guidage, procédé et produit programme d&#39;ordinateur correspondant
Weston et al. Perspectives on railway track geometry condition monitoring from in-service railway vehicles
CN102069824B (zh) 轨道交通车辆的定位装置和方法
CN108474674A (zh) 使用分布式光纤传感进行追踪
US12116030B2 (en) Methods and systems for monitoring a transportation path with acoustic or vibration sensing
EP3415400A1 (fr) Système et procédé de mesure de la position d&#39;un véhicule guidé
CN108564627B (zh) 一种基于多区域灰度投影的线阵图像轨枕定位及计数方法
CN109507708A (zh) 位置确定方法和系统
KR20210057282A (ko) 철도 선로상 차량의 위치 검지 장치 및 방법
CA3246443A1 (fr) Procédé de traitement de données à bord d’une machine et utilisant une base de données dans laquelle sont enregistrées des données de définition d’objets constituant des points de repère le long d’un chemin prédéterminé de la machine, dispositif de traitement de données et programme informatique associés
EP3281839A1 (fr) Procédé de localisation d&#39;un véhicule ferroviaire
KR101434314B1 (ko) 자석 패턴을 이용한 철도차량의 위치 검출 장치 및 그의 동작방법
CA2913997C (fr) Procede de discrimination de la presence d&#39;un vehicule ferroviaire sur un canton, procede de calcul d&#39;un intervalle de securite et dispositif associe
CN108596968B (zh) 一种基于轨道3d深度图像的轨枕计数方法
EP1048545A1 (fr) Procédé de mesure de la vitesse d&#39;un véhicule sur rails et installation destinée à cet effet
Kröper et al. Using the ferromagnetic fingerprint of rails for velocity estimation and absolute localization of railway vehicles
EP3787951A1 (fr) Systeme de localisation integre et autonome d&#39;un train dans un referentiel de reseau ferroviaire
CN113581256A (zh) 一种基于bim和gis技术的列车自主定位方法和系统
CN110194200B (zh) 一种运行车辆的公里标确定方法、装置和介质
CN101216892B (zh) 线阵ccd摄像机序列图像灰度特征识别车辆存在的方法
Stein et al. An analysis of different sensors for turnout detection for train-borne localization systems
CN114020983A (zh) 轨道交通接触网悬挂状态检测数据定位方法及系统
Spindler et al. High accuracy estimation of velocity and position for railway vehicles using ferromagnetic inhomogeneities

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230117

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR