WO2018134535A1 - Systeme d'aide a la conduite de vehicules ferroviaires - Google Patents

Systeme d'aide a la conduite de vehicules ferroviaires Download PDF

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WO2018134535A1
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Pierre MESSULAM
Pascal DUSSOUCHET
Pierre-Jean GINOUX
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Definitions

  • the invention relates to a system for assisting the driving of railway vehicles.
  • the field of the invention is the field of devices for assisting the driving of railway vehicles, in particular for ensuring the safety of the vehicle during the movement of the vehicle on a railway network.
  • the European Rail Traffic Management System (abbreviated to ERTMS, the acronym for the European Rail Traffic Management System) plans to equip the networks signal repetition systems and signaling motor vehicles in the cabin.
  • This European ERTMS system is an innovative system of railway signaling combined with speed control. It must allow for an optimized crossing of borders while ensuring the safety of traffic. Its transposition is planned on the high-speed lines and on the entire conventional network.
  • Thalys PBKA trains in addition to being equipped with a quadrigitation traction system, they are equipped for all the signaling systems encountered on the lines traveled in France, Belgium, the Netherlands and Germany:
  • TVM 430 high-speed lines from France and Belgium
  • TBL high-speed lines from France and Belgium
  • crocodile Belgium
  • Level 1 of the ERTMS defines an infrastructure-machine transmission that uses a one-time transmission using beacons placed at the foot of signals and upstream. These tags (Eurobalises) communicate the signaling data to the train.
  • This level 1 provides a computer embedded in the motor (designated by the acronym EVC, in English European Vital Computer). It can be installed in parallel with the national system. Each machine uses the system with which it is equipped, which avoids the cost of upgrading. On a conventional network, lateral signaling by light signals and placards remains predominant if the train is not equipped with ERTMS on board, which will be the case for many of the older ones. For new rolling stock, the ERTMS becomes predominant.
  • the signaling data is transmitted mainly and permanently via the GSM-R telecommunication network, which makes the installation of this one obligatory.
  • the train constantly communicates its position (which it determines with an odometer) to the control center which communicates back the instructions to respect (speed, stop, ).
  • Eurobalises are still present on the track, but used here to recalibrate the onboard odometry and to transmit conditional orders.
  • Level 2 includes an on-board computer as in level 1, associated with a GSM-R radio frequency equipment that communicates with a computer designated by the acronym RBC (Radio Block Center, for the computerized signal booth) .
  • RBC Radio Block Center, for the computerized signal booth
  • the odotachymetry was thus secured (three speed measurements using different physical principles, one by end-axle sensors and two others by DOPPLER and interpolation radars).
  • railway vehicles equipped with safety systems for emergency braking control and vehicle speed limitation are known. These systems include embedded beacon readers on motor vehicles that read the messages of beacons installed on the rail network, speed sensors at the end of axles of the vehicle and a dynamic calculation module of the safety speed profile.
  • the calculation module determines driving instructions according to the characteristics of the vehicle and, where appropriate, the infrastructure and the message of the beacon, and can trigger the stopping of the vehicle if a risk of non-compliance with the rules is detected. driving instructions.
  • This document also describes a device for determining the position of a railway vehicle, comprising an odometer and a sensor unit, the device being provided for,
  • This solution requires an interaction between the vehicle and the signaling by the emission of radar signals and the analysis of the return signals.
  • Patent application EP1642801 describes a signaling device for obtaining data relating to signaling in a vehicle.
  • the signaling device is arranged to be stored in a database of the vehicle, comprising at least information on the position of the virtual beacons on a reference grid, and location means for locating the vehicle in the reference grid.
  • the signaling device further comprises means for determining the position of the vehicle relative to the position of one of the beacons.
  • the database further includes position-related vehicle tag data.
  • the equipment according to this prior art solution must be transported on the train, includes a database containing sets of position data of the beacon on the track, beacon data corresponding to this position.
  • the database includes at least information about virtual tags, but may also include data relating to actual tags. These position data may include a tag identification and tag position.
  • the signaling device stored in the train also has a location module that locates the train in a reference grid identical to that used by the database to indicate the position of the beacon along the way. This is done with a level of security equivalent to that of the procedure using real beacons.
  • the locator module may be based on a satellite positioning method, such as that described in WO02 / 03094.
  • This solution provides information to the driver, passively and without taking into account the characteristics of the rail vehicle equipped with this device.
  • Point cloud data can be analyzed by extensible and centralized cloud systems for asset information retrieval and semantic map generation.
  • Auto-learning components optimize data analysis mechanisms to improve the extraction of assets and features from sensor data.
  • Optimized data analysis mechanisms can be downloaded to vehicles for use in on-board vehicle sensor data analysis systems.
  • Semantic map data can be used locally in vehicles, together with on-board detectors, to derive a precise location and provide an entry to the vehicle for control systems.
  • the international patent application WO 2015082309 describes a device comprising a first radio interface for implementing a first wireless communication network and a second radio interface for implementing a second wireless communication network.
  • An object of the present invention is to overcome these disadvantages by providing a removable and portable driving assistance system from one railway vehicle to another, thus offering more flexibility in terms of use in rail vehicles for a lower cost since the device object of the present invention can be shared by several railway vehicles while in the current state of the art, each vehicle must be equipped with its own driving assistance system.
  • Another object of the present invention is to provide a device without an interaction facility with tags of the new generation, to equip a rail vehicle and, unlike the solution known from the patent application EP1642801 , to provide an automatic control of the rail vehicle safety function, taking into account the local data and the specific characteristics of the railway vehicle as well as the geolocation data.
  • Another object of the present invention is to provide a less expensive driver assistance system for installation in a vehicle.
  • the present invention therefore aims to achieve at least one of the aforementioned objectives by a system for assisting the driving of a railway vehicle traveling in a railway network, according to claim 1 and optionally to one or more of dependent claims.
  • a system for assisting the driving of a rail vehicle traveling in a railway network comprising means for determining the position of said vehicle in said railway network, as well as a cartography of said railway network storing:
  • a processing module adapted to determine a steering action as a function of the position of the vehicle and said mapping, said system further comprising a connection interface for connecting removably on a said railway vehicle so that it is interchangeable from one vehicle to another.
  • the system according to the invention is removable from one rail vehicle to another, thus offering more flexibility in terms of use in railway vehicles at a lower cost since the device that is the subject of the present invention can be shared by several railway vehicles. while in the current state of the art, each vehicle must be equipped with its own driving assistance system.
  • the system according to the invention is thus less complex to integrate into a railway vehicle. On old railway vehicles, it would be too expensive to permanently install a state-of-the-art driving aid system because the residual life of these vehicles is not sufficient to amortize the investment. realized.
  • the system according to the invention comprising components easy to integrate, the installation of the system according to the invention requires less modification at the vehicle compared to systems of the state of the art.
  • the system according to the invention is thus less expensive and time consuming to integrate into a vehicle.
  • Said driving assistance system is preferably constituted by a portable equipment capable of being easily introduced or extracted in the driver's cabin of said railway vehicle by the driver.
  • the system according to the invention being portable, it can be easily handled by the driver which allows a greater flexibility of use in railway vehicles.
  • connection interface advantageously comprises an input intended to be connected to a memory permanently installed in said railway vehicle and storing one or more characteristic parameters of said vehicle, said driving action being determined also according to the characteristic parameter or parameters.
  • the memory implanted in the vehicle is permanently fixed to provide with certainty to the driver assistance system the parameters corresponding exactly to the vehicle on which it is installed.
  • the use of at least one parameter specific to the rail vehicle coupled to the system according to the invention makes it possible to adapt the steering actions determined by the processing module 108 to the particularities of this vehicle, which contributes to improving the level of safety. .
  • said characteristic parameters are chosen from the maximum speed, the mass and / or the maximum deceleration capacity of said railway vehicle;
  • said processing module comprises a memory storing, in digital form, pre-established correspondence tables making it possible to directly determine said control action as a function of the vehicle position, of said mapping and of said characteristic parameter or parameters;
  • said interface comprises an output intended to be connected to the emergency braking device of said railway vehicle
  • said steering action consists either in the transmission of a driving instruction intended for the driver of said vehicle, or in the transmission of a stop command of said railway vehicle to said emergency braking device;
  • said driving instruction corresponds to attaining a target speed at a distance from the position of said railway vehicle
  • said goal distance is obtained from a reduced limit distance of a predetermined safety distance
  • said processing module is configured to transmit a braking command to said emergency braking device as soon as said railway vehicle reaches said target distance with a speed greater than a predetermined approach speed;
  • said system comprises display means able to inform said driver of said driving instruction
  • said means for determining the position of the railway vehicle comprise a satellite positioning device associated with an inertial odometry positioning device and / or associated with an optical recognition module of remarkable points;
  • the invention also provides in a second aspect an assembly comprising a rail vehicle and such a driving assistance system connected to said rail vehicle via said connection interface.
  • Said railway vehicle advantageously integrates an implanted memory permanently and storing one or more characteristic parameters of said vehicle.
  • FIGURE 1 is a simplified view of a rail vehicle whose cockpit houses a driving assistance system according to the invention.
  • FIG. 2 represents a schematic view of the driving assistance system of FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a railway vehicle 10 incorporating a memory 1 1 of non-erasable type permanently installed in the latter and storing one or more characteristic parameters of this vehicle, such as in particular its maximum speed, its mass and its deceleration capacity. Max.
  • Its cockpit 12 houses a driver assistance system 100 according to the invention, consisting of a portable equipment in the form of a housing that can be easily inserted or removed from this cabin by the driver without interference. a technician, and having a connection interface 1 16 for connecting removably on the control panel of the vehicle 10, so that it is interchangeable from one vehicle to another.
  • a driver assistance system 100 consisting of a portable equipment in the form of a housing that can be easily inserted or removed from this cabin by the driver without interference.
  • a technician and having a connection interface 1 16 for connecting removably on the control panel of the vehicle 10, so that it is interchangeable from one vehicle to another.
  • the interface comprises an input 1 16A intended to be connected by wired or wireless connection to the memory 1 1 of the vehicle 10, and an output 1 16B intended to be connected by wire or wireless connection to the braking device. urgency of this vehicle and possibly to the traction cutting module of the latter.
  • the driver assistance system 100 intended in particular to be used as soon as the railway vehicle 10 has to travel a section of line equipped with the ERTMS Level 2 European Signaling System, will now be described in detail in support of FIGURE 2.
  • the system 100 includes a connection plug 1 19 provided to be connected to a power supply socket 13 formed in the cabin 12 of the railway vehicle 10 to ensure its power supply.
  • a battery 1 18 capable of providing an operating autonomy of several minutes (between 90 and 120 minutes) in case of temporary power failure of the vehicle.
  • the system 100 also includes means for determining the position of the vehicle 10 in the rail network.
  • the latter comprise a Global Navigation Satellite System (GNSS) positioning device 102 advantageously associated with an inertial odometry positioning device 104 making it possible to estimate the position of the vehicle from its speed and its acceleration measured by a central station. inertia.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the satellite positioning device 102 may also be associated, in addition to or instead of the inertial odometry positioning device 104, with an optical point recognition module 11 17 having an electronic camera or a LIDAR comparing the current view with a library of remarkable points.
  • the system 100 includes a map 106 memorizing signal beacon positions in the rail network as well as signaling data relating to the rail network and associated with each signaling beacon.
  • the system 100 further comprises a processing module 108 able to determine a steering action depending on the position of the vehicle 10, the map 106 and one or more vehicle characteristic parameters accessible via the memory 1 1 of this vehicle .
  • a processing module 108 able to determine a steering action depending on the position of the vehicle 10, the map 106 and one or more vehicle characteristic parameters accessible via the memory 1 1 of this vehicle .
  • the use of at least one parameter specific to the railway vehicle coupled to the system 100 makes it possible to adapt the steering actions determined by the processing module 108 to the particularities of this vehicle, which contributes to improving the level of safety.
  • the driving actions consist either in the issuance of a driving instruction to the driver of the vehicle 10, or in the transmission of a stop order of the vehicle 10 to the emergency braking device of the vehicle.
  • the driving instructions may in particular correspond to reaching a target speed of between 0 km / h and the maximum speed of the vehicle at a distance (for example between 1000 and 1500 meters) from the position of the railway vehicle 10.
  • This objective distance is advantageously obtained from a reduced limit distance of a predetermined safety distance of, for example, between 200 and 400 meters.
  • the processing module 108 is advantageously configured so as to transmit a braking command to the emergency braking device of the rail vehicle 10 when the latter reaches the target distance with a higher speed. at a predetermined approach speed of, for example, between 10 and 30 km / h.
  • the processing module 108 further comprises a memory 1 1 1 digitally storing pre-established correspondence tables for directly determining this control action as a function of the vehicle position, the map 106 and the characteristic parameter or parameters of the vehicle .
  • the processing module 108 advantageously also incorporates a radio 1 14 GSM-R for communicating with a remote receiver, in particular for regulating traffic on the rail network.
  • the system 100 also preferably comprises display means constituted for example by an LCD type screen 1 10 and on which the pipe instructions are displayed in order to inform the driver.
  • the screen 1 10 is advantageously tactile type so as to allow the driver to validate the taking into account of the driving instruction or to enter some complementary and evolving parameters of the train (consisting of the rail vehicle 10 and the wagons towed by the latter), these complementary parameters can also be used by the processing module 108 to determine the steering actions.
  • the system 100 may further comprise an audible warning means such as a sound generator, configured to issue audible warnings to the driver when issuing certain instructions.
  • an audible warning means such as a sound generator, configured to issue audible warnings to the driver when issuing certain instructions.
  • the system 100 also comprises a storage memory 1 12 intended to record all the control actions successively determined by the processing module 108, as well as various interventions made by the driver via the screen 1 10 such as the validation of driving instructions or entry of additional parameters of the train.
  • a storage memory 1 12 intended to record all the control actions successively determined by the processing module 108, as well as various interventions made by the driver via the screen 1 10 such as the validation of driving instructions or entry of additional parameters of the train.
  • variants of the invention comprising only a selection of previously described characteristics isolated from the other characteristics described, if this selection of characteristics is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the prior art.
  • This selection comprises at least one feature preferably functional without structural detail, or with only a part of the structural details if this part alone is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the state of the prior art.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

L'invention concerne un système (100) d'aide à la conduite d'un véhicule ferroviaire circulant dans un réseau ferroviaire, comprenant des moyens de détermination de la position (102, 104, 117) dudit véhicule dans ledit réseau ferroviaire, ainsi qu'une cartographie (106) dudit réseau ferroviaire mémorisant au moins une position, dite de balise, d'au moins une balise de signalisation dans ledit réseau ferroviaire, et au moins une donnée de signalisation relative audit réseau ferroviaire, associée à ladite au moins une balise de signalisation, prévue pour être communiquée à un véhicule ferroviaire. Ledit système comporte également un module de traitement (108) apte à déterminer une action de pilotage en fonction de la position du véhicule et de ladite cartographie (106), ledit système comportant en outre une interface de connexion (116) permettant de le raccorder de manière amovible sur un dit véhicule ferroviaire de sorte qu'il soit interchangeable d'un véhicule à l'autre.

Description

SYSTEME D'AIDE A LA CONDUITE DE VEHICULES FERROVIAIRES
L'invention concerne un système d'aide à la conduite de véhicules ferroviaires.
Le domaine de l'invention est le domaine des dispositifs d'aide à la conduite de véhicules ferroviaires, en particulier pour assurer la sécurité du véhicule lors de la circulation du véhicule sur un réseau ferroviaire.
Pour garantir une circulation des trains sûre et sans entrave, des systèmes de commande et de sécurité sont nécessaires. En Europe, 23 systèmes, mutuellement incompatibles, ont été installés au fil du temps, en général sur une base nationale. Pour pouvoir franchir les frontières, les véhicules moteurs doivent donc être équipés d'un, voire plusieurs systèmes de protection des trains compatibles avec la réglementation des pays traversés.
Cela se traduit par un surcoût d'équipement des locomotives, et si ce n'est pas le cas, par la nécessité de changer de locomotive à la gare frontière, solution coûteuse et pénalisante pour les délais d'acheminement.
Pour pallier à cette hétérogénéité et pour évoluer d'un contrôle basé sur la surveillance visuelle des signalisations au sol, le système européen de gestion du trafic ferroviaire (en abrégé ERTMS, sigle d'European Rail Traffic Management System) prévoit d'équiper les réseaux ferroviaires de systèmes de répétition des signaux et les véhicules moteurs de signalisation en cabine.
Ce système européen ERTMS est un système innovant de signalisation ferroviaire associé à un contrôle de vitesse. Il doit permettre un passage optimisé des frontières tout en garantissant la sécurité des circulations. Sa transposition est prévue sur les lignes à grande vitesse et sur l'ensemble du réseau classique.
Dans le cas des rames Thalys PBKA, outre qu'elles sont dotées d'un système de traction quadritension, elles sont équipées pour tous les systèmes de signalisation rencontrés sur les lignes parcourues en France, Belgique, Pays-Bas et Allemagne:
KVB et RPS (Répétition Ponctuelle des Signaux par balise ou par crocodile en France),
TVM 430 (lignes à grande vitesse de France et de Belgique), TBL et crocodile (Belgique)
ATB (Pays-Bas)
LZB (contrôle continu) et PZB (contrôle ponctuel) (Allemagne).
L'introduction de l'ERTMS doit non seulement simplifier la conduite des trains et rendre plus intelligente et plus sûre la signalisation, mais aussi :
• réduire les charges d'investissements et d'entretien des installations fixes (par exemple, les signaux),
• remplacer les différents systèmes nationaux de protection automatique des trains, et ainsi :
· permettre l'interopérabilité des lignes du réseau de transport transeuropéen,
• augmenter la capacité des lignes,
• améliorer la vitesse moyenne des transports. Le niveau 1 de l'ERTMS définit une transmission infrastructure-machine qui utilise une transmission ponctuelle à l'aide de balises placées au pied des signaux et en amont. Ces balises (eurobalises) communiquent les données de signalisation au train.
Ce niveau 1 prévoit un ordinateur embarqué dans la motrice (désigné par l'acronyme EVC, en anglais European Vital Computer). Il peut être installé en parallèle du système national. Chaque engin utilise le système dont il est pourvu, ce qui évite des coûts de mise à niveau. Sur réseau conventionnel, la signalisation latérale par signaux lumineux et pancartes reste prépondérante si le train n'est pas équipé avec l'ERTMS à bord, ce qui sera le cas de nombre d'entre eux parmi les plus anciens. Pour les nouveaux matériels roulant, l'ERTMS devient en revanche prépondérant.
Dans le niveau 2 de l'ERTMS, les données de signalisation sont transmises principalement, et de manière permanente, via le réseau de télécommunication GSM-R, ce qui rend l'installation de celui-ci obligatoire. Via ce réseau, le train communique constamment sa position (qu'il détermine avec un odomètre) au centre de contrôle qui lui communique en retour les consignes à respecter (vitesse, arrêt, ...). Des eurobalises sont toujours présentes sur la voie, mais servent ici à recaler l'odométrie embarquée et à transmettre des ordres conditionnels.
Le niveau 2 prévoit un ordinateur embarqué dans la motrice comme en niveau 1 , associé à un équipement radiofréquence GSM-R qui communique avec un ordinateur au sol désigné par l'acronyme RBC (en anglais Radio Block Centre, pour la cabine de signalisation informatisée).
Dans le cas du TGV POS, l'odotachymétrie a ainsi été sécurisée (trois mesures de vitesses utilisant des principes physiques différents, une par des capteurs en bout d'essieu et deux autres par radars DOPPLER et d'interpolation).
ETAT DE LA TECHNIQUE
On connaît les véhicules ferroviaires équipés de système de sécurité pour la commande de freinage d'urgence et de la limitation de vitesse du véhicule. Ces systèmes comprennent des lecteurs de balises embarqués sur les véhicules moteurs qui lisent les messages des balises installées sur le réseau ferroviaire, des capteurs de vitesse en bout d'essieux du véhicule et un module de calcul dynamique du profil de vitesse de sécurité. Le module de calcul détermine des consignes de conduite en fonction des caractéristiques du véhicule et le cas échéant de l'infrastructure et du message de la balise et peut déclencher l'arrêt du véhicule en cas de détection d'un risque de non-respect des consignes de conduite.
Cependant, ces systèmes de sécurité sont complexes, et coûteux à intégrer dans des véhicules ferroviaires qui n'ont pas été conçus pour les intégrer dès la fabrication. En effet, l'intégration de ces systèmes, nécessite une modification profonde du câblage, du pupitre de conduite et parfois de la structure du châssis du véhicule. De plus, chacun de ces systèmes, du fait de sa conception, est prévu pour équiper un véhicule en particulier et rester dans ledit véhicule à tout moment.
On connaît également dans l'état de la technique la demande de brevet internationale WO 2015043974 qui décrit une solution connue de détermination de position pour un véhicule ferroviaire, sur la base de signaux radar réfléchis, reçus par le véhicule ferroviaire. Selon cette solution, le véhicule ferroviaire émet des signaux radar, qui sont réfléchis sur des réflecteurs disposés le long du parcours. Sur la base d'une information d'emplacement des réflecteurs, mémorisée par exemple dans une carte électronique, la position du véhicule ferroviaire peut être déterminée, avec une précision élevée, sur la base du signal réfléchi reçu. A cet effet, l'incertitude de mesure d'odométrie peut être avantageusement compensée, au moins partiellement, et le nombre de balises requises pour la détermination de position absolue (ponctuelle) peut être réduit.
Ce document décrit aussi un dispositif de détermination de la position d'un véhicule ferroviaire, comprenant un odomètre et une unité de capteur, le dispositif étant prévu pour,
- déterminer, dans une zone d'odométries, la position au moyen de l'odomètre du véhicule ferroviaire ;
- déterminer dans une zone visuelle de réflecteur la position du véhicule ferroviaire à l'aide d'un signal réfléchi reçu par l'unité de capteur du véhicule ferroviaire et
- remplacer la zone d'odométries par la zone visuelle de réflecteur dès qu'un signal réfléchi reçu d'un réflecteur a une intensité minimum donnée à l'avance.
Cette solution nécessite une interaction entre le véhicule et la signalisation par l'émission de signaux radar et l'analyse des signaux de retour.
On connaît aussi la demande de brevet EP1642801 décrivant un dispositif de signalisation pour obtenir des données relatives à la signalisation dans un véhicule. Le dispositif de signalisation est agencé pour être stocké dans une base de données du véhicule, comprenant au moins des informations sur la position des balises virtuelles sur une grille de référence, et des moyens de localisation pour localiser le véhicule dans la grille de référence. Le dispositif de signalisation comprend en outre des moyens pour déterminer la position du véhicule par rapport à la position de l'une des balises. La base de données comprend en outre des données de balise-véhicule liées à la position. Ce document de l'art antérieur enseigne également un procédé d'obtention de données relatives à la signalisation dans un véhicule muni d'un dispositif tel que décrit précédemment comprenant les étapes consistant à:
- surveiller la localisation du véhicule, - le localiser dans la grille de référence au moyen des moyens de localisation et
- déterminer la position de la balise suivante dans la grille de référence en utilisant des informations provenant de la base de données.
L'équipement selon cette solution de l'art antérieur doit être transporté sur le train, comprend une base de données contenant des ensembles de données de position de la balise sur la voie, données de balise-train correspondant à cette position. La base de données comporte au moins des informations sur les balises virtuelles, mais peut également comprendre des données relatives à des balises réelles. Ces données correspondant à la position peuvent comporter une identification de balise et la position de balise.
Le dispositif de signalisation stocké dans le train dispose en outre d'un module de localisation qui permet de localiser le train dans une grille de référence identique à celle utilisée par la base de données pour indiquer la position de la balise le long de la voie. Ceci est réalisé avec un niveau de sécurité équivalent à celui de la procédure utilisant des balises réelles. Le module de localisation peut être basé sur une méthode de positionnement par satellite, telle que celle décrite dans le document WO02 / 03094.
Cette solution fournit une information au conducteur, de manière passive et sans prise en compte des caractéristiques du véhicule ferroviaire équipé avec ce dispositif.
On connaît aussi la demande de brevet internationale WO 20161 18672 qui concerne un appareil pour la vision industrielle et l'analyse de données de nuage de points en temps réel pour la télédétection et la commande de véhicule. Les données de nuage de points peuvent être analysées par des systèmes info- nuagiques extensibles et centralisés pour l'extraction d'information d'actifs et la génération de cartes sémantiques. Des composants d'apprentissage automatique optimisent des mécanismes d'analyse de données afin d'améliorer l'extraction d'actifs et de caractéristiques à partir de données de capteur. Des mécanismes d'analyse de données optimisés peuvent être téléchargés vers des véhicules pour utilisation dans des systèmes embarqués d'analyse des données de capteur de véhicule. Des données de carte sémantique peuvent être utilisées localement dans des véhicules, conjointement avec des détecteurs embarqués, pour dériver une localisation précise et fournir une entrée au véhicule pour des systèmes de commande.
La demande de brevet internationale WO 2015082309 décrit un dispositif comprenant une première interface radio permettant de mettre en œuvre un premier réseau de communication sans-fil et une seconde interface radio permettant de mettre en œuvre un second réseau de communication sans-fil.
On connaît enfin l'article « Wirtschaftlichkeit eines Satellitengestiitzten ERTMS fur Deutsche Regionalstrecken » de Anja Bussmann, Bàrbel Jàger, Benedikt Scheier, Florian Brinkmann paru dans la revue « SIGNAL + DRAHT » d'octobre 2016, pages 6 à 13, concernant les systèmes de navigation par satellite (GNSS) tels que GPS (USA), GLONASS (Russie) ou Galileo (Europe) permettant la collecte de données de position sans entraîner de coûts élevés pour l'infrastructure au sol, ainsi que le potentiel pour les applications ferroviaires. SOLUTION APPORTEE PAR L'INVENTION
Un but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un système d'aide à la conduite amovible et portable d'un véhicule ferroviaire à un autre, offrant ainsi plus de flexibilité en termes d'utilisation dans les véhicules ferroviaires pour un coût moindre puisque le dispositif objet de la présente invention peut être partagé par plusieurs véhicules ferroviaires alors que dans l'état actuel de la technique, chaque véhicule doit être équipé de son propre système d'aide à la conduite.
Les lecteurs de balises sont chers et difficiles à implanter dans les véhicules ferroviaires. Aussi, un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif dépourvu d'installation d'interaction avec des balises de la nouvelle génération, permettant d'équiper un véhicule ferroviaire et permettant, contrairement à la solution connue par la demande de brevet EP1642801 , d'assurer une commande automatique de fonction de sécurité du véhicule ferroviaire, prenant en compte les données locales et les caractéristiques spécifiques du véhicule ferroviaire ainsi que les données de géolocalisation.
Un autre but de la présente invention est de proposer un système d'aide à la conduite moins complexe à installer dans un véhicule ferroviaire. Un autre but de la présente invention est de proposer un système d'aide à la conduite dont l'intégration et l'installation dans un véhicule seraient à la fois plus flexible et moins chronophage.
Enfin, un autre but de la présente invention est de proposer un système d'aide à la conduite moins coûteux à installer dans un véhicule.
EXPOSE DE L'INVENTION La présente invention vise donc à atteindre au moins un des objectifs précités par un système d'aide à la conduite d'un véhicule ferroviaire circulant dans un réseau ferroviaire, conforme à la revendication 1 et optionnellement à une ou plusieurs des revendications dépendantes.
Elle propose à cet effet un système d'aide à la conduite d'un véhicule ferroviaire circulant dans un réseau ferroviaire comprenant des moyens de détermination de la position dudit véhicule dans ledit réseau ferroviaire, ainsi qu'une cartographie dudit réseau ferroviaire mémorisant :
■ au moins une position, dite de balise, d'au moins une balise de signalisation dans ledit réseau ferroviaire, et
■ au moins une donnée de signalisation relative audit réseau ferroviaire, associée à ladite au moins une balise de signalisation, prévue pour être communiquée à un véhicule ferroviaire ;
caractérisé en ce qu'il comporte également un module de traitement apte à déterminer une action de pilotage en fonction de la position du véhicule et de ladite cartographie, ledit système comportant en outre une interface de connexion permettant de le raccorder de manière amovible sur un dit véhicule ferroviaire de sorte qu'il soit interchangeable d'un véhicule à l'autre.
Le système selon l'invention est amovible d'un véhicule ferroviaire à un autre, offrant ainsi plus de flexibilité en termes d'utilisation dans les véhicules ferroviaires pour un coût moindre puisque le dispositif objet de la présente invention peut être partagé par plusieurs véhicules ferroviaires alors que dans l'état actuel de la technique, chaque véhicule doit être équipé de son propre système d'aide à la conduite. Le système selon l'invention est ainsi moins complexe à intégrer dans un véhicule ferroviaire. Sur les anciens véhicules ferroviaires, il serait trop coûteux d'installer à demeure un système d'aide à la conduite de l'état de l'art car la durée de vie résiduelle de ces véhicules n'est pas suffisante pour amortir l'investissement réalisé. Par ailleurs, le système selon l'invention comprenant des composants facile à intégrer, l'installation du système selon l'invention nécessite moins de modification au niveau du véhicule comparé aux systèmes de l'état de l'art. Le système selon l'invention est ainsi moins coûteux et chronophage à intégrer dans un véhicule. Ledit système d'aide à la conduite est préférentiellement constitué par un équipement portable apte à être aisément introduit ou extrait dans la cabine de pilotage dudit véhicule ferroviaire par le conducteur.
Le système selon l'invention étant portable, il peut être aisément manipulé par le conducteur ce qui permet une plus grande flexibilité d'utilisation dans les véhicules ferroviaires.
Ladite interface de connexion comporte avantageusement une entrée prévue pour être raccordée à une mémoire implantée à demeure dans ledit véhicule ferroviaire et stockant un ou plusieurs paramètres caractéristiques dudit véhicule, ladite action de pilotage étant déterminée également en fonction du ou des paramètres caractéristiques.
Il est ainsi possible de prendre en compte les données propres de chaque véhicule, exprimées sous forme de paramètres caractéristiques, ce qui permet d'adapter les actions de pilotage selon le véhicule sur lequel le système d'aide à la conduite est installé. Pour répondre à des exigences de sécurité, la mémoire implantée dans le véhicule est fixée à demeure afin de fournir avec certitude au système d'aide à la conduite les paramètres correspondant exactement au véhicule sur lequel il est installé. L'utilisation d'au moins un paramètre propre du véhicule ferroviaire couplé au système selon l'invention permet d'adapter les actions de pilotage déterminées par le module de traitement 108 aux particularités de ce véhicule, ce qui contribue à améliorer le niveau de sécurité. Selon d'autres caractéristiques avantageuses du système d'aide à la conduite selon l'invention :
- lesdits paramètres caractéristiques sont choisis parmi la vitesse maximale, la masse et/ou la capacité de décélération maximale dudit véhicule ferroviaire ;
- ledit module de traitement comporte une mémoire stockant sous forme numérique des tableaux de correspondance préétablis permettant de déterminer directement la dite action de pilotage en fonction de la position du véhicule, de ladite cartographie et du ou desdits paramètres caractéristiques ;
- ladite interface comporte une sortie prévue pour être raccordée au dispositif de freinage d'urgence dudit véhicule ferroviaire ;
- ladite action de pilotage consiste soit en l'émission d'une consigne de conduite à destination du conducteur dudit véhicule, soit en la transmission d'un ordre d'arrêt dudit véhicule ferroviaire audit dispositif de freinage d'urgence ;
- ladite consigne de conduite correspond en l'atteinte d'une vitesse but à une distance but de la position dudit véhicule ferroviaire ;
- ladite distance but est obtenue à partir d'une distance limite réduite d'une distance de sécurité prédéterminée ;
- lorsque ladite vitesse but est nulle, ledit module de traitement est configuré pour transmettre un ordre de freinage audit dispositif de freinage d'urgence dès lors que ledit véhicule ferroviaire atteint ladite distance but avec une vitesse supérieure à une vitesse d'approche prédéterminée ;
- ledit système comporte des moyens d'affichage aptes à informer ledit conducteur de ladite consigne de conduite ;
- lesdits moyens de détermination de la position du véhicule ferroviaire comprennent un dispositif de positionnement par satellite associé à dispositif de positionnement par odométrie inertielle et/ou associé à un module de reconnaissance optique de points remarquables ;
- ledit système comprend une mémoire apte à enregistrer l'ensemble desdites actions de pilotage. L'invention vise également sous un second aspect un ensemble comportant un véhicule ferroviaire ainsi qu'un tel système d'aide à la conduite raccordé audit véhicule ferroviaire par l'intermédiaire de ladite interface de connexion.
Ledit véhicule ferroviaire intègre avantageusement une mémoire implantée à demeure et stockant un ou plusieurs paramètres caractéristiques dudit véhicule.
DESCRIPTION DES FIGURES ET D'UN MODE DE REALISATION PREFERE
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un exemple de réalisation nullement limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la FIGURE 1 est une vue simplifiée d'un véhicule ferroviaire dont la cabine de pilotage héberge un système d'aide à la conduite selon l'invention ; et
- la FIGURE 2 représente une vue schématique du système d'aide à la conduite de la figure 1 .
La figure 1 montre un véhicule ferroviaire 10 intégrant une mémoire 1 1 de type non effaçable implantée à demeure dans ce dernier et stockant un ou plusieurs paramètres caractéristiques de ce véhicule, tels qu'en particulier sa vitesse maximale, sa masse et sa capacité de décélération maximale.
Sa cabine de pilotage 12 héberge un système d'aide à la conduite 100 selon l'invention, constitué par un équipement portable se présentant sous la forme d'un boîtier apte à être aisément introduit ou extrait de cette cabine par le conducteur sans intervention d'un technicien, et comportant une interface de connexion 1 16 permettant de le raccorder de manière amovible sur le pupitre de conduite de ce véhicule 10, de sorte qu'il soit interchangeable d'un véhicule à l'autre.
L'interface comprend une entrée 1 16A prévue pour être raccordée par liaison filaire ou sans fil à la mémoire 1 1 du véhicule 10, ainsi qu'une sortie 1 16B prévue pour être raccordée par liaison filaire ou sans fil au dispositif de freinage d'urgence de ce véhicule et éventuellement au module de coupure traction de ce dernier.
Le système d'aide à la conduite 100, destiné notamment à être utilisé dès lors que le véhicule ferroviaire 10 doit parcourir une section de ligne équipée du système de signalisation européenne ERTMS de niveau 2, va maintenant être décrit en détails à l'appui de la FIGURE 2.
Le système 100 comporte une fiche de branchement 1 19 prévue pour être raccordée à une prise d'alimentation électrique 13 ménagée dans la cabine 12 du véhicule ferroviaire 10 afin d'assurer son alimentation en électricité.
Il intègre également de manière avantageuse une batterie 1 18 apte à lui procurer une autonomie de fonctionnement de plusieurs minutes (comprise entre 90 et 120 minutes) en cas de coupure temporaire de l'alimentation électrique du véhicule.
Le système 100 comprend également des moyens pour déterminer la position du véhicule 10 dans le réseau ferroviaire.
Ces derniers comprennent un dispositif de positionnement par satellite GNSS (Global Navigation Satellite System) 102 associé avantageusement à un dispositif de positionnement par odométrie inertielle 104 permettant d'estimer la position du véhicule à partir de sa vitesse et de son accélération mesurées par une centrale à inertie.
La présence d'un tel dispositif de positionnement par odométrie inertielle permet ainsi de continuer à connaître la position du véhicule malgré la perte du signal des satellites, par exemple lorsque ce dernier circule à l'intérieur d'un tunnel.
Le dispositif de positionnement par satellite 102 peut également être associé, en plus ou en remplacement du dispositif de positionnement par odométrie inertielle 104, à un module de reconnaissance optique de points remarquables 1 17 doté d'une caméra électronique ou d'un LIDAR comparant la vue courante avec une bibliothèque de points remarquables.
Le système 100 comprend une cartographie 106 mémorisant des positions de balises de signalisation dans le réseau ferroviaire ainsi que et des données de signalisation relatives au réseau ferroviaire et associées à chaque balise de signalisation.
Le système 100 comporte en outre un module de traitement 108 apte à déterminer une action de pilotage en fonction de la position du véhicule 10, de la cartographie 106 et d'un ou plusieurs paramètres caractéristiques du véhicule accessibles via la mémoire 1 1 de ce véhicule. L'utilisation d'au moins un paramètre propre du véhicule ferroviaire couplé au système 100 permet d'adapter les actions de pilotage déterminées par le module de traitement 108 aux particularités de ce véhicule, ce qui contribue à améliorer le niveau de sécurité.
Les actions de pilotage consistent soit en l'émission d'une consigne de conduite à destination du conducteur du véhicule 10, soit en la transmission d'un ordre d'arrêt du véhicule 10 au dispositif de freinage d'urgence de ce véhicule.
Les consignes de conduite peuvent notamment correspondre en l'atteinte d'une vitesse but comprise entre 0km/h et la vitesse maximale du véhicule à une distance but (comprise par exemple entre 1000 et 1500 mètres) de la position du véhicule ferroviaire 10.
Cette distance but est avantageusement obtenue à partir d'une distance limite réduite d'une distance de sécurité prédéterminée comprise par exemple entre 200 et 400 mètres.
Lorsque la vitesse but de la consigne est nulle, le module de traitement 108 est avantageusement configuré de sorte à transmettre un ordre de freinage au dispositif de freinage d'urgence du véhicule ferroviaire 10 dès lors que ce dernier atteint la distance but avec une vitesse supérieure à une vitesse d'approche prédéterminée comprise par exemple entre 10 et 30 km/h.
Le module de traitement 108 comporte en outre une mémoire 1 1 1 stockant de manière numérique des tableaux de correspondance préétablis permettant de déterminer directement cette action de pilotage en fonction de la position du véhicule, de la cartographie 106 et du ou des paramètres caractéristiques du véhicule.
L'utilisation de tels tableaux de correspondance limite la puissance de calcul nécessaire à ce module 108 pour déterminer l'action de pilotage, ce qui permet de réduire le coût de revient du système 100 et de limiter ses dimensions et sa masse.
Le module de traitement 108 intègre par ailleurs avantageusement une radio 1 14 GSM-R pour communiquer avec un récepteur distant, en particulier pour réguler la circulation sur le réseau ferroviaire. Le système 100 comporte également de préférence des moyens d'affichage constitués par exemple par un écran de type LCD 1 10 et sur lesquels les consignes de conduites sont affichées afin d'en informer le conducteur.
L'écran 1 10 est avantageusement de type tactile de sorte à permettre au conducteur de valider la prise en compte de la consigne de conduite ou d'entrer certains paramètres complémentaires et évolutifs du train (constitué par le véhicule ferroviaire 10 et les wagons tractés par ce dernier), ces paramètres complémentaires pouvant également être utilisés par le module de traitement 108 pour déterminer les actions de pilotage.
Le système 100 peut comprendre en outre un moyen d'alerte sonore tel qu'un générateur de sons, configuré pour émettre des avertissements sonores à l'intention du conducteur lors de l'émission de certaines consignes.
De préférence, le système 100 comporte également une mémoire de stockage 1 12 prévue pour enregistrer l'ensemble des actions de pilotage successivement déterminées par le module de traitement 108, ainsi que différentes interventions effectuées par le conducteur via l'écran 1 10 telles que la validation de consignes de conduite ou l'entrée de paramètres complémentaires du train.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit et de nombreux aménagements peuvent être apportés à cet exemple sans sortir du cadre de l'invention.
On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites précédemment isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détail structurel, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système (100) d'aide à la conduite d'un véhicule ferroviaire circulant dans un réseau ferroviaire, comprenant des moyens de détermination de la position (102, 104, 1 17) dudit véhicule dans ledit réseau ferroviaire, ainsi qu'une cartographie (106) dudit réseau ferroviaire mémorisant :
■ au moins une position, dite de balise, d'au moins une balise de signalisation dans ledit réseau ferroviaire, et
■ au moins une donnée de signalisation relative audit réseau ferroviaire, associée à ladite au moins une balise de signalisation, prévue pour être communiquée à un véhicule ferroviaire ;
caractérisé en ce qu'il comporte également un module de traitement (108) apte à déterminer une action de pilotage en fonction de la position du véhicule et de ladite cartographie (106), ledit système comportant en outre une interface de connexion permettant de le raccorder de manière amovible sur un dit véhicule ferroviaire de sorte qu'il soit interchangeable d'un véhicule à l'autre.
2. Système (100) selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il est constitué par un équipement portable apte à être aisément introduit ou extrait de la cabine de pilotage dudit véhicule ferroviaire par le conducteur.
3. Système (100) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite interface de connexion comporte une entrée prévue pour être raccordée à une mémoire (1 1 ) implantée à demeure dans ledit véhicule ferroviaire et stockant un ou plusieurs paramètres caractéristiques dudit véhicule, ladite action de pilotage étant déterminée également en fonction du ou des paramètres caractéristiques.
4. Système (100) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ou lesdits paramètres caractéristiques sont choisis parmi la vitesse maximale, la masse et/ou la capacité de décélération maximale dudit véhicule ferroviaire.
5. Système (100) selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit module de traitement comporte une mémoire (1 1 1 ) stockant sous forme numérique des tableaux de correspondance préétablis permettant de déterminer directement la dite action de pilotage en fonction de la position du véhicule, de ladite cartographie et du ou desdits paramètres caractéristiques.
6. Système (100) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite interface comporte une sortie prévue pour être raccordée au dispositif de freinage d'urgence dudit véhicule ferroviaire.
7. Système (100) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite action de pilotage consiste soit en l'émission d'une consigne de conduite à destination du conducteur dudit véhicule, soit en la transmission d'un ordre d'arrêt dudit véhicule ferroviaire audit dispositif de freinage d'urgence.
8. Système (100) selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite consigne de conduite correspond en l'atteinte d'une vitesse but à une distance but de la position dudit véhicule ferroviaire.
9. Système (100) selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite distance but est obtenue à partir d'une distance limite réduite d'une distance de sécurité prédéterminée.
10. Système (100) selon la revendication 9, caractérisé en ce que lorsque ladite vitesse but est nulle, ledit module de traitement est configuré pour transmettre un ordre de freinage audit dispositif de freinage d'urgence dès lors que ledit véhicule ferroviaire atteint ladite distance but avec une vitesse supérieure à une vitesse d'approche prédéterminée.
11. Système (100) selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'affichage aptes à informer ledit conducteur de ladite consigne de conduite.
12. Système (100) selon l'une au moins des revendications 1 à 1 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens de détermination de la position du véhicule ferroviaire comprennent un dispositif de positionnement par satellite (102) associé à un dispositif de positionnement par odométrie inertielle (104) et/ou à un module de reconnaissance optique de points remarquables.
13. Système (100) selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il comprend une mémoire apte à enregistrer (1 12) l'ensemble desdites actions de pilotage.
14. Ensemble comportant un véhicule ferroviaire (10) ainsi qu'un système (100) d'aide à la conduite selon l'une des revendications 1 à 13 raccordé audit véhicule ferroviaire par l'intermédiaire de ladite interface de connexion.
15. Ensemble selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit véhicule ferroviaire intègre une mémoire (1 1 ) implantée à demeure et stockant un ou plusieurs paramètres caractéristiques dudit véhicule.
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