La présente invention concerne un ensemble de pilotage de véhicule, notamment de véhicule ferroviaire.

Il est possible de munir un véhicule ferroviaire d’un ensemble de pilotage comprenant un dispositif de pilotage manuel actionnable par un pilote pour commander la traction et/ou le freinage du véhicule. Le dispositif de pilotage manuel possède par exemple une manette ou un volant dont le déplacement est effectué par le pilote, et qui génère des consignes de traction et/ou de freinage qui sont alors exécutées par le véhicule.

Un des buts de l’invention est de fournir un ensemble de pilotage de véhicule permettant de réaliser un pilotage manuel ou automatique.

A cet effet, l’invention a pour objet un ensemble de pilotage de véhicule, comportant :

- un dispositif de pilotage manuel actionnable manuellement par un opérateur et configuré pour générer des consignes de pilotage du véhicule en traction et/ou freinage en fonction de l’actionnement effectué par l’opérateur, et

- un système de commande de véhicule comprenant un module de commande configuré pour commander la traction et/ou le freinage du véhicule en fonction des consignes de pilotage,

l’ensemble de pilotage de véhicule comportant en outre :

- un système de pilotage automatique comprenant :

+ un module de pilotage automatique configuré pour générer de manière automatique des consignes de pilotage du véhicule en traction et/ou freinage, et

+ un module de commutation interposé entre le dispositif de pilotage manuel, le module de pilotage automatique, et le module de commande, de manière à transmettre au module de commande sélectivement les consignes de pilotage générées par le dispositif de pilotage manuel dans un mode de pilotage manuel ou les consignes de pilotage générées par le module de pilotage automatique dans un mode de pilotage automatique.

Suivant des modes particuliers de réalisation, l’ensemble de pilotage de véhicule comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- le module de commutation est configuré de sorte que le mode de pilotage manuel est prioritaire sur le mode de pilotage automatique ;

- le dispositif de pilotage manuel est configuré pour générer des consignes de pilotage manuel sous forme d’un signal logique de pilotage manuel, le module de pilotage automatique est configuré pour générer des consignes de pilotage automatique sous forme d’un signal numérique de pilotage automatique, et le module de commutation est configuré pour générer un signal logique de pilotage automatique à partir du signal numérique de pilotage automatique ;

- l’ensemble de pilotage comporte un bouton de commutation actionnable manuellement par un opérateur pour commuter entre le mode de pilotage manuel et le mode de pilotage automatique ;

- le module de commutation est configuré pour commuter du mode de pilotage manuel au mode de pilotage automatique lorsqu’une ou plusieurs des conditions suivantes est(sont) réalisée(s) :

- une cabine de pilotage dans laquelle est située le dispositif de pilotage manuel est en service ;

- la vitesse du véhicule le long des voies est nulle ;

- un système de freinage de service n’est pas activé manuellement ;

- le dispositif de pilotage manuel est dans une position neutre dans laquelle aucune consigne de traction / freinage n’est générée ;

- un bouton de commutation a été actionné manuellement par un opérateur ; et/ou

- la commutation en mode de pilotage automatique est requise par le système de pilotage automatique ;

- le module de commutation est configuré pour commuter du mode de pilotage automatique au mode de pilotage manuel lorsqu’une ou plusieurs des conditions suivantes est(sont) réalisée(s) :

- le dispositif de pilotage manuel quitte une position neutre dans laquelle aucune consigne de traction / freinage n’est générée ;

- un système freinage d’urgence est activé ;

- un système freinage de sécurité est activé ;

- un système de freinage de service est activé manuellement ; et/ou

- une demande de mode de pilotage automatique effectuée par le système de pilotage automatique est annulée ;

- le système de commande de véhicule comprend un module d’entrée/sortie configuré pour recevoir les consignes de pilotage manuel sous la forme de signaux logiques de pilotage manuel, le module de commutation étant configuré pour sélectivement transmettre au module d’entrée/sortie les signaux logiques de pilotage manuel ou convertir des signaux numériques de pilotage automatique en signaux logiques de pilotage automatique et les transmettre au module d’entrée/sortie ; - le système de pilotage automatique comprend un ensemble de détection configuré pour déterminer la position, la vitesse et/ou l’accélération du véhicule, et/ou pour détecter la présence d’un obstacle sur le trajet du véhicule, le module de pilotage automatique étant configuré pour générer les consignes de pilotage automatique en fonction de données de détection fournies par l’ensemble de détection ; et

- l’ensemble de détection comprend un système de télémétrie optique, un système de télémétrie radar, un système de télémétrie acoustique, un odomètre, une centrale inertielle, et/ou un dispositif de géolocalisation par satellite.

L’invention a également pour objet un procédé de commande d’un véhicule au moyen d’un ensemble de pilotage tel que décrit ci-dessus, le procédé comprenant :

- la commande du véhicule à partir de consigne de pilotage générée par le dispositif de pilotage manuel actionnable manuellement par un opérateur ;

- la commutation du mode de pilotage manuel au mode de pilotage automatique ; et

- la génération de consignes de pilotage automatique par le module de pilotage automatique.

L’invention a en outre pour objet un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code propres à être enregistrées dans une mémoire informatique et exécutées par un processeur pour la mise en oeuvre du procédé de commande tel que décrit ci-dessus.

L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins, sur lesquels :

- [Fig 1] la Figure 1 est une représentation d’un premier exemple de réalisation d’un ensemble de conduite d’un véhicule selon l’invention ; et

- [Fig 2] la Figure 2 est une représentation d’un deuxième exemple de réalisation d’un ensemble de conduite d’un véhicule selon l’invention.

L’ensemble de conduite 8 illustré sur la Figure 1 comporte un ensemble de pilotage 10 de véhicule. L’ensemble de pilotage 10 est configuré pour le pilotage d’un véhicule circulant sur une voie, en particulier un véhicule guidé. Par exemple, le véhicule est un véhicule ferroviaire destiné à circuler sur une voie ferrée. En variante, le véhicule est un bus.

L’ensemble de pilotage 10 comporte un dispositif de pilotage manuel 12, un système de commande 14 de véhicule, et un système de pilotage automatique 16. Le dispositif de pilotage manuel 12 est actionnable manuellement par un opérateur. Le dispositif de pilotage manuel 12 est configuré pour générer des consignes de pilotage du véhicule en traction et/ou freinage en fonction de l’actionnement effectué par l’opérateur.

Le dispositif de pilotage manuel 12 comprend par exemple un organe de commande ou « manipulateur » déplaçable manuellement par un opérateur en fonction de la traction et du freinage souhaité par l’opérateur. De manière connue, l’organe de commande est par exemple une manette ou un volant rotatif.

Le dispositif de pilotage manuel 12 présente par exemple une position neutre et une pluralité de positions intermédiaires, qui sont par exemple discrètes.

Lorsque le dispositif de pilotage manuel 12 occupe sa position neutre, aucune consigne de traction / freinage n’est générée. Lorsque le dispositif de pilotage manuel 12 occupe une des positions intermédiaires, une consigne de traction / freinage est générée. Chaque position intermédiaire correspond à un état de traction / freinage différent, par exemple parmi un état de traction maximale, une pluralité d’états de tractions présentant des puissances de traction situées entre la puissance de traction nulle et la puissance de traction maximale, un état de freinage maximal, et une pluralité d’états de freinage présentant des puissances de freinage situées entre une puissance de freinage nulle et la puissance de freinage maximal.

Les consignes de pilotage manuel générées par le dispositif de pilotage manuel 12 sont par exemple sous la forme d’un signal logique. Le signal logique est un signal discret possédant plusieurs niveaux définissant chacun un état de traction / freinage respectif.

Le dispositif de pilotage manuel 12 est en communication avec le système de commande 14 par l’intermédiaire d’un réseau de communication à bord 17. Le réseau de communication à bord 17 est par exemple un réseau de type Ethernet ou un bus CAN (de l’anglais « Control Area Network »)

Avantageusement, l’ensemble de pilotage 10 comporte un module d’entrée / sortie 18 interposé entre le dispositif de pilotage manuel 12 et le réseau de communication à bord 17.

Le module d’entrée/sortie 18 est configuré pour transformer des signaux logiques reçus, respectivement des signaux numériques reçus, en signaux numériques, respectivement en signaux logiques.

Le module d’entrée / sortie 18 est par exemple un module d'entrée / sortie à distance (également connu sous le nom anglais « Remote Input/ Output Module » ou son acronyme RIOM). Le système de commande 14 est par exemple un système de contrôle et de gestion de train (également connu sous le nom anglais « Train Control & Management System » ou son acronyme TCMS).

Le système de commande 14 comprend un module de commande 20 configuré pour commander des organes de traction / freinage du véhicule en fonction des consignes de pilotage.

Le système de commande 14 comprend une unité de traitement de données 24 comprenant une mémoire informatique 28 apte à stocker des programmes d’ordinateur et un processeur 30 apte à exécuter les programmes d’ordinateur stockés dans la mémoire informatique 28.

Le module de commande 20 est prévu par exemple sous la forme d’un programme d’ordinateur stocké dans la mémoire informatique 28 et exécutable par le processeur 30.

Le système de pilotage automatique 16 est configuré pour générer des consignes de traction / freinage.

Le système de pilotage automatique 16 comprend un ensemble de détection 32 configuré pour déterminer la position, la vitesse, et/ou l’accélération du véhicule, et/ou pour détecter la présence d’un obstacle sur le trajet du véhicule.

Le système de pilotage automatique 16 comprend un module de pilotage automatique 36 configuré pour générer de manière automatique des consignes de pilotage du véhicule en traction et/ou freinage.

Le module de pilotage automatique 36 est configuré pour générer les consignes de pilotage automatique en fonction de données de détection fournies par l’ensemble de détection 32. Les consignes de pilotage automatique générées par le module de pilotage automatique 36 sont par exemple des signaux numériques de pilotage automatique.

Le système de pilotage automatique 16 comprend également un module de commutation 38 configuré pour transmettre au module de commande 20 sélectivement les consignes de pilotage générées par le dispositif de pilotage manuel 12 ou les consignes de pilotage générées par le module de pilotage automatique 36.

Lorsque le module de commutation 38 transmet les consignes de pilotage générées par le dispositif de pilotage manuel 12, le véhicule est dans un mode de pilotage manuel.

Lorsque le module de commutation 38 transmet les consignes de pilotage générées par le module de pilotage automatique 36, le véhicule est dans un mode de pilotage automatique.

Le module de commutation 38 est configuré de sorte que le mode de pilotage manuel est prioritaire sur le mode de pilotage automatique. Autrement dit, lorsque le module de commutation 38 reçoit simultanément des consignes de pilotage générées par le dispositif de pilotage manuel 12 et des consignes de pilotage générées par le module de pilotage automatique 36, il transmet uniquement les consignes de pilotage générées par le dispositif de pilotage manuel 12 au système de commande 14.

Dans l’exemple illustré, le module de pilotage automatique 36 et le module de commutation 38 sont chacun prévus sous la forme d’un programme d’ordinateur stocké dans la mémoire informatique 28 et exécutable par le processeur 30 du système de commande 14.

L’ensemble de détection 32 comprend au moins un dispositif de détection 42. Chaque dispositif de détection 42 est par exemple choisi parmi : un système de télémétrie optique, un système de télémétrie radar, un système de télémétrie acoustique, un odomètre, une centrale inertielle, et/ou un dispositif de géolocalisation par satellite.

Chaque dispositif de détection 42 est par exemple en communication avec le système de commande 14, et plus particulièrement avec le module de pilotage automatique 36, par l’intermédiaire d’un module d’entrée / sortie 18 qui relie le dispositif de détection 42 au réseau de communication à bord 17.

L’ensemble de pilotage 12 comporte en option un bouton de commutation 44 actionnable manuellement par un opérateur pour commuter entre le mode de pilotage manuel et le mode de pilotage automatique.

Le bouton de communication 44 est relié au système de commande 14, et plus particulièrement au module de commutation 38, par exemple par l’intermédiaire d’un module d’entrée / sortie 18 qui relie le bouton de commutation 44 au réseau de communication à bord 17.

L’ensemble de conduite 8 comporte également au moins un moteur 52 et un ensemble de freinage 53.

L’ensemble de freinage 53 comprend un système de freinage de service 54, un système freinage de sécurité 56, et/ou un système freinage d’urgence 58.

Chacun du moteur 52, du système de freinage de service 54, du système freinage de sécurité 56, et du système freinage d’urgence 58 est en communication avec le système de commande 14 par l’intermédiaire d’un module d’entrée / sortie 18 qui le relie au réseau de communication à bord 17.

Le moteur 52 est apte à générer une force de traction du véhicule. Il est apte à varier la puissance de traction, avantageusement entre une puissance nulle et une puissance de traction maximale. Le système de freinage de service 54 est apte à générer une force de freinage du véhicule. Il est notamment utilisé lorsqu’un freinage normal est demandé par le module de commande 20, pour moduler la vitesse du véhicule. Le système de freinage de service 54 comprend par exemple au moins un patin magnétique de freinage.

Le système freinage de sécurité 56 est apte à générer une puissance de freinage plus élevée que celle fournie par le système de freinage de service 54 afin de décélérer le véhicule plus rapidement que ce cas où seulement le système de freinage de service 54 fournit le freinage au véhicule.

Le système freinage d’urgence 58 est apte à générer une puissance de freinage maximale au véhicule. Il est apte à bloquer les roues du véhicule. Il est notamment destiné à arrêter le véhicule à une distance minimale en cas d’urgence.

Le procédé de commande d’un véhicule au moyen de l’ensemble de pilotage 10 décrit ci-dessus va maintenant être décrit.

Par défaut, le véhicule est dans le mode de pilotage manuel et est commandé à partir de consignes de pilotage générées par le dispositif de pilotage manuel 12 actionné manuellement par un opérateur.

Lorsqu’une ou plusieurs des conditions suivantes sont réalisées, le module de commutation 38 commute le véhicule du mode de pilotage manuel au mode de pilotage automatique :

- une cabine de pilotage dans laquelle est située le dispositif de pilotage manuel 12 est en service ;

- la vitesse du véhicule le long des voies est nulle ;

- le système de freinage de service 54 n’est pas activé manuellement ;

- le dispositif de pilotage manuel 12 est dans la position neutre ;

- le bouton de commutation 44 a été actionné manuellement par un opérateur pour demander la commutation du véhicule du mode de pilotage manuel au mode de réalisation automatique ; et/ou

- la commutation en mode de pilotage automatique est requise par le système de pilotage automatique 16.

Lorsque le véhicule est dans le mode de pilotage automatique, l’ensemble de détection 32 envoie des données de détection au module de pilotage automatique 36.

Le module de pilotage automatique 36 génère les consignes de pilotage automatique en fonction de ces données de détection et envoie ces consignes de pilotage automatique au système de commande 14 de sorte que le véhicule est conduit de manière automatique par le moteur 52 et l’ensemble de freinage 53. Lorsque le véhicule est dans le mode de pilotage automatique, si une ou plusieurs des conditions suivantes sont réalisées, le module de commutation 38 commute le véhicule du mode de pilotage automatique au mode de pilotage manuel :

- le dispositif de pilotage manuel 12 quitte la position neutre ;

- le système freinage d’urgence 58 est activé ;

- le système freinage de sécurité 56 est activé ;

- le système de freinage de service 54 est activé manuellement ; et/ou

- une demande de mode de pilotage automatique effectuée par le système de pilotage automatique 16 est annulée.

Dans ce cas, le dispositif de pilotage manuel 12 reprend le pilotage du véhicule de sorte que le véhicule est commandé à partir de consigne de pilotage générée par le dispositif de pilotage manuel 12, même si le système de commande 14 reçoit des consignes de pilotage automatique envoyées par le système de pilotage automatique 16.

Le module de commutation 38 assure la commutation entre le mode de pilotage manuel et le mode de pilotage automatique.

En mode de pilotage manuel, le module de commutation 38 transmet au module de commande 20 les consignes de pilotage générées par le dispositif de pilotage manuel 12.

En mode de pilotage automatique, le module de commutation 38 transmet au module de commande 20 les consignes de pilotage générée par le système de pilotage automatique 16.

Le module de commutation 38 permet d’intégrer facilement un système de pilotage automatique 16 sur un véhicule existant, sans avoir à modifier le module de commande 20 ou le dispositif de pilotage manuel 12. Le module de commutation 38 est interposé entre le module de commande 20 et le dispositif de pilotage manuel 12 pour remplacer les consignes de pilotage du dispositif de pilotage manuel 12 par celles du système de pilotage automatique 16 en mode de pilotage automatique.

Dans l’exemple de réalisation décrit ci-dessus, le module de commutation 38 est prévu sous la forme d’un programme d’ordinateur, qui est ici exécuté par le système de commande 14 lui-même. Ceci assure un haut degré d’intégration entre le système de commande 14 et le système de pilotage automatique 16 sans avoir à concevoir deux systèmes distincts.

En référence à la Figure 2, un deuxième exemple de réalisation de l’invention va maintenant être décrit.

Le deuxième exemple de réalisation diffère du premier exemple de réalisation en ce que le module de pilotage automatique 36 et le module de commutation 38 ne sont pas disposés dans une unité de traitement de données 24 mais sont intercalés entre le dispositif de pilotage manuel 12 et le module d’entrée / sortie 18 correspondant par l’intermédiaire duquel le dispositif de pilotage manuel 12 est relié au réseau de communication à bord 17.

Ce module d’entrée/sortie 18 est apte à recevoir les consignes de pilotage manuel sous la forme de signaux logiques de pilotage manuel. Le module d’entrée / sortie 18 est également apte à transformer les signaux logiques reçus en signaux numériques de pilotage qui peuvent transiter par le réseau de communication à bord 17 et être transmis par le système de commande 14.

Le module de commutation 38 est configuré pour, lorsqu’il reçoit le signal numérique de pilotage automatique, générer un signal logique de pilotage automatique à partir de ce signal numérique de pilotage automatique. Le module de commutation 38 est également configuré pour sélectivement transmettre au module d’entrée / sortie 18 les signaux logiques de pilotage manuel ou transmettre des signaux logiques de pilotage automatique convertis à partir des signaux numériques de pilotage automatique.

Selon cet exemple de réalisation, lorsque le module de commutation 38 reçoit des signaux logiques du dispositif de pilotage manuel 12, il transmet ces signaux logiques au module d’entrée / sortie 18 sans conversion.

Lorsque le module de commutation 38 reçoit des signaux numériques du module de pilotage automatique 36, il convertit ces signaux numériques en signaux logiques avant d’envoyer ces signaux logiques au module d’entrée / sortie 18. Le module d’entrée / sortie 18 convertit ensuite les signaux logiques en signaux numériques, et les envoyer au système de commande 14.

Le système de pilotage automatique 16 comprend par exemple une unité de traitement de données 60 distincte de celle du système de commande 14, et comprenant une mémoire informatique 62 et un processeur 64, le module de pilotage automatique 36 étant prévu sous la forme d’un programme d’ordinateur enregistré dans la mémoire informatique 62 et exécutable par le processeur 64.

En variante, le module de pilotage automatique 36 est réalisé sous la forme d’un composant logique programmable, par exemple un FPGA (pour « Field Programmable Gâte Array » en anglais) ou d’un circuit intégré dédié ou ASIC (pour « Application Spécifie Integrated Circuit » en anglais).

Le module de commutation 38 est par exemple réalisé sous la forme d’un circuit électronique comprenant des relais et analogue à un circuit électronique à relais du dispositif de pilotage manuel 12, pour convertir les signaux numériques générés par le module de pilotage automatique 36 en signaux logiques analogues à ceux générés par le dispositif de pilotage manuel 12. Ainsi, le module de pilotage automatique 36 peut être relié au système de commande 14 via le module de commutation 38 interposé entre le dispositif de pilotage manuel 12 et le module d’entrée/sortie 18 correspondant sans modification du système de commande 14, tout en permettant de commuter entre un mode de pilotage manuel et un mode de pilotage automatique.

Le module de commutation 38 est configuré pour la mise en oeuvre d’un procédé tel que décrit précédemment, en particulier en ce qui concerne les critères et conditions de commutation entre le mode de pilotage manuel et le mode de pilotage automatique.

De préférence, le module de commutation 38 et le module de pilotage automatique 36 sont configurés pour recevoir des données de la part du système de commande 14, de l’ensemble de détection 32, du bouton de communication 44, du moteur 52, et/ou de l’ensemble de freinage 53 par l’intermédiaire du réseau de communication à bord 17, afin de pouvoir connaître l’état du véhicule et commuter entre le mode de pilotage manuel et le mode de pilotage automatique en fonction de l’état du véhicule.

Dans une variante, certaines informations sont transmises directement au module de commutation 38 ou au module de pilotage automatique 36 sans passer par le réseau de communication à bord 17, mais en passant par des lignes de communication dédiées, reliant directement le module de commutation 38 ou le module de pilotage automatique 36 aux entités susceptibles de leur envoyer des données, comme le bouton de communication 44 ou l’ensemble de détection 42.

Grâce à l’invention décrite ci-dessus, lors de l’ajout d’un système de pilotage automatique 16 à l’ensemble de pilotage 10 comportant le dispositif de pilotage manuel 12, il n’est pas nécessaire de modifier l’architecture de l’ensemble de pilotage existant.

En effet, cet ajout nécessite seulement soit d’ajouter une unité de traitement de données 24 comme le premier exemple de réalisation de l’invention, soit d’interposer un module de commutation 38 entre le dispositif de pilotage manuel 12 et le module d’entrée / sortie 18, ce qui simplifie l’intégration du système de pilotage automatique 16 dans l’ensemble de pilotage 10.