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Centrale DCC V3.4
Le KVB
(Contrôle de vitesse par Balise à télégrammes)

                      

                 
                     


                          

                         



HISTORIQUE
La sécurité circulation repose sur 3 facteurs:
• Les installations de sécurité,
• Le règlement,
• L'homme.

De ces trois facteurs, le facteur humain est le plus faible.

Dans les années 80 après une serie d'accidents, Argenton sur Creuse, Novéan..., ou la responsabilité du conducteur est mise en cause, la SNCF arrive à la conclusion que le sytème actuel ne permettra pas d'augmenter la sécurité.

Aussi la SNCF à la suite de ces accidents envisage d'équiper les engins moteurs d'un système de contrôle de vitesse.

Elle décide d'utiliser un système développé par la société suédoise Ericson, qui effectue un contrôle continu de la vitesse avec transmission ponctuelle d'informations par balises.

Ce système devait garantir :
• L'arrêt des circulations avant le point protégé,
• Le respect des limitations permanentes ou temporaires de vitesse,
• Le respect de la vitesse limite affichée par le conducteur.
GÉNÉRALITÉS
Le KVB est un système de contrôle de vitesse continu à transmission ponctuelle de données.

Le système KVB comprend un équipement mobile embarqué sur la locomotive et des points d’informations fixes constitués de balises installées entre les deux files de rail.

Le KVB permet :
• Un contrôle de la vitesse limite maximale autorisée, 
• Un contrôle des limitations permanentes ou temporaires de vitesse, 
• Un contrôle d’arrêt. 

Le KVB agit comme une boucle de rattrapage. Dans le cas ou la vitesse du train deviendrait dangereuse, le système déclenche le freinage d'urgence.
ÉQUIPEMENT KVB
Pour pouvoir fonctionner, le système KVB comprend :
• Un appareillage "Sol", qui transmet de manière ponctuelle des informations en provenance de la voie,
• Un appareillage "Bord", qui reçoit et traite les informations reçues de l'appareillage "Sol" par l'intermédiaire d'une antenne et d'un calculateur. L'information traitée peut être visualisée sur un "panneau de visualisation".
ÉQUIPEMENT SOL
Appareillage "Sol"
L'appareillage "sol" se compose :
• D'un codeur KVB, qui va transmettre l'information aux balises en fonction de l'indication présentée par le signal,
• De balises KVB, installées entre les deux files de rail.

Le codeur KVB:
• Le but du codeur KVB, est de transformer l'indication présentée par le signal en un message compréhensible par le calculateur via les balises et l'antenne KVB.
principe balise commutable
Principe balise commutable


armoire de signalisation avec codeur
Armoire de signalisation avec codeur KVB

Les balises KVB.
Il y a deux sortes de balises :
• Les balises fixes qui transmettent un message invariable, par exemple dans le cas d'une limitation permanente de vitesse,
• Et des balises commutables lorsqu'elles transmettent les informations d'un signal mobile.

Les balises KVB sont dites passives, car elles ne sont reliées à aucune alimentation électrique externe.

Elles sont activées par l'antenne de l'engin moteur lors de son passage sur les balises. L'antenne transmet à ce moment une énergie électromagnétique qui permet d'alimenter la balise KVB et ainsi de lire le message qu'elle contient.
 
balise kvb
Balise KVB
ÉQUIPEMENT BORD
Appareillage "Bord"
L'appareillage "Bord" se compose :
• D'une antenne,
• D'un calculateur,
• D'un panneau de visualisation,
• D'un panneau de données.
L'antenne:
• Elle permet d'alimenter les balises KVB au passage du mobile sur les balises,
• Elle permet ensuite de lire le message de la balise.
antenne kvb
Antenne KVB

Calculateur:
Le calculateur détermine si la vitesse du train est trop élevée, et déclenche au besoin le freinage d'urgence.
unite centrale
Unité centrale

Un panneau de visualisation :
Il assure entre le conducteur et l'unité centrale une interface qui permet de connaître le comportement de chacun face à certains événements, grâce aux visualisateurs, voyants et boutons.
panneau de visualisation
Panneau de visualisation
Description du panneau de visualisation
Le panneau de visualisation comporte : 
• Un visualisateur auxiliaire de couleur jaune, 
• Un visualisateur principal de couleur verte, 
• Un voyant blanc de vitesse trop élevée (V), 
• Un voyant blanc de freinage d’urgence (FU), 
• Un bouton-poussoir lumineux de validation (BP-VAL), 
• Un bouton-poussoir lumineux de marche en manœuvre (BP-MV), 
• Un bouton-poussoir lumineux de franchissement de carré (BP-FC),
• Un bouton-poussoir non lumineux de test (BP-TEST), 
• Un voyant lumineux, jaune, de panne sol, 
• Un voyant lumineux, rouge, de panne engin. 

Pour des questions d’ergonomie de conduite, des organes liés à la répétition des signaux se trouvent également incorporés dans ce panneau : 
• Une lampe jaune de signalisation de signal fermé (LS-SF), 
• Un bouton poussoir non lumineux d’extinction de la lampe (BP-SF). 
descriptif du panneau de visualisation
Descriptif panneau de visualisation
Panneau de données :
• Il permet au conducteur d'indiquer les paramètres du train à l'unité centrale.
• Lorsque la composition des trains est invariable, comme pour  les éléments automoteurs par exemple, la composition est connue et les paramètres de freinage également. Dans ce cas le panneau de données n'est pas installé. Si plusieurs éléments du même type sont accouplés ensemble, le système s'adapte automatiquement sans intervention du conducteur.
panneau de donnees
Panneau de données

Description du panneau de données
Le panneau de données comporte  : 
• Deux roues codeuses pour le paramétrage de la vitesse maximale de la circulation, V, en dizaines de km/h, 
• Une roue codeuse pour le paramétrage de la longueur du train, L, en centaines de mètres, 
• Trois roues codeuses pour le paramétrage de la décélération, D, en centièmes de m/s² (ou cm/s²), 
• Un commutateur de classe à trois positions : VOyageur, MEssagerie, MArchandise, 
• Le haut-parleur diffusant deux alarmes sonores. 
 
Nota : Sur les matériels automoteurs, où il n’est pas installé de panneau de données, les données V, D et Classe sont programmées par la maintenance et le traitement du paramètre de la longueur du train est réalisé automatiquement. 
kvb sans panneaux de donnees
KVB sans panneau de données

pupitre kvb sans panneau de donnees
Pupitre avec KVB sans panneau de données
Les CONTRÔLES du KVB
Le KVB réalise différents contrôles qui sont :
• La surveillance de la vitesse maximale autorisée,
• Le contrôle de la décélération,
• Le contrôle de transition de vitesse limite,
• Le contrôle sur une zone de limitation temporaire de vitesse,
• Le contrôle sur une zone de limitation permanente de vitesse,
• Contrôle sur signaux d'arrêt,
• Contrôle des marches restrictives.
La SURVEILLANCE de la VITESSE MAXIMALE AUTORISÉE
Le KVB contrôle la vitesse maximale autorisée du train, par l'intermédiaire soit :
• De la vitesse fournit au KVB par l'intermédiaire du panneau de données ou le câblage interne de l'engin,
• De la vitesse transmise par les balises.
Si la vitesse du train est supérieure de plus de 5 km/h de la vitesse autorisée, le conducteur est averti par :
• L'allumage du voyant vitesse trop élevé "V", sur le panneau de visualisation,
• Et le déclenchement d'une alerte sonore "TUT" durant 2 s,
• Le clignotement des informations du visualisateur principal si la vitesse du train est déjà en décélération.

Si la vitesse du train est supérieure de plus de 10 km/h de la vitesse autorisée, le freinage d'urgence est déclenché :
• Jusqu'à l'arrêt complet du train,
• Le freinage d'urgence est signalé par l'allumage du voyant "FU" sur le panneau de visualisation jusqu'à l'arrêt du train.
surveillance vitesse limite
Surveillance vitesse limite

Zone non équipée KVB au sol.
Sur les zones non équipées KVB, le système contrôle en permanence la vitesse limite pour la catégorie de train validée au KVB.
panneau de donnees
Panneau de données

Sur l'exemple ci-dessus, les informations transmises au KVB par le Conducteur sont pour une machine seule :

Vitesse : 100 km/h,
Longueur : 20 m (La valeur est 0, mais le logiciel KVB le traduit en une valeur forfaitaire de 20m pour une machine seule),
Coefficient de décélération : 057,
Catégorie de train : MEssagerie.
CONTRÔLE des DÉCÉLÉRATIONS
Lors du passage du mobile sur un point d'information KVB, impliquant une décélération afin de respecter une vitesse limite plus basse ou un signal d'arrêt, le système va en fonction de la vitesse du mobile, de la vitesse bût (vitesse à respecter), et de la distance bût (point ou respecter cette vitesse), former le point bût.
point but
Point bût

Pour respecter le point bût, le KVB calcule une courbe de Freinage d'urgence établi.

Cette courbe est élaborée à partir des informations fournies par le conducteur au KVB sur la composition du train par l'intermédiaire du panneau de données et des informations fournies par les balises au sol.

A ce moment le KVB est à même de contrôler la décélération du train afin de respecter la signalisation rencontrée au point bût.

En cas d'inaction, de réaction tardive ou insuffisante de la part du conducteur, le KVB déclenche le freinage d'urgence.
courbe de fu etabli
Courbe de FU établi
Dans le cas ou la décélération serait insuffisante, le KVB déclenche le freinage d'urgence afin de respecter la vitesse au point bût.

Mais lorsque le freinage d'urgence est déclenché, il faut tenir compte du temps de mise en action des freins et du temps nécessaire pour obtenir le freinage maximal.

C'est pourquoi une deuxième courbe, appelée courbe de contrôle, est placée avant celle de freinage établi pour tenir compte du temps de mise en action des freins.

La courbe de freinage établi étant la courbe à ne pas dépasser pour pouvoir respecter la vitesse au point bût, le freinage d'urgence si nécessaire sera déclenché au franchissement de la courbe de contrôle.
courbe de controle
Courbe de contrôle

Avant le déclenchement du freinage d'urgence, le conducteur est avisé par une alerte qui lui indique qu'il se rapproche de la courbe de contrôle.

Cette alerte qui intervient 5 secondes avant le déclenchement du freinage d'urgence est rendu possible grâce à l'élaboration d'une troisième courbe appelée, courbe d'alerte.
courbe d'alerte
Courbe d'alerte
LIMITATION TEMPORAIRE de VITESSE
Lorsque le train est sur une zone équipée KVB :
• Les tirets sont visibles aux visualisateurs,
• Lorsque le train franchit le TIV à distance de chantier, un L jaune apparait au visualisateur auxiliaire,
• Lorsque le train franchit le TIV d'éxécution, le contrôle est effectif et cela est matérialisé par l'affichage d'un L vert au visualisateur principal. Le visualisateur auxiliaire s'éteint,
• Lorsque le train franchit le TIV de fin d'exécution, le L vert reste présent au visualisateur principal, tant que l'ensemble du train n'a pas dégagé la zone de chantier,
• Lorsque le train a dégagé entièrement la zone de chantier, le L vert s'éteint et les tirets réapparaissent.
kvb sur tiv de chantier
Représentation KVB sur TIV chantier sur zone équipée KVB

Lorsque le train n'est pas sur une zone équipée KVB :
• Les tirets ne sont pas visibles aux visualisateurs,
• Lorsque le train franchit le TIV à distance de chantier, un L jaune apparait au visualisateur auxiliaire,
• Lorsque le train franchit le TIV d'exécution, le contrôle est effectif et cela est matérialisé par l'affichage d'un L vert au visualisateur principal. Le visualisateur auxiliaire s'éteint,
• Lorsque le train franchit le TIV de fin d'exécution, le L vert reste présent au visualisateur principal, tant que l'ensemble du train n'a pas dégagé la zone de chantier,
• Lorsque le train a dégagé entièrement la zone de chantier, le L vert s'éteint.
kvb sur tiv de chantier
Représentation KVB sur TIV chantier sur zone non équipée KVB
LIMITATION PERMANENTE de VITESSE
Lorsque le train est sur une zone équipée KVB :
• Les tirets sont visibles aux visualisateurs,
• Lorsque le train franchit le TIV à distance, les tirets restent visibles aux visualisateurs,
• Lorsque le train franchit le TIV d'éxécution (Z), le contrôle est effectif, les tirets restent visibles aux visualisateurs,
• Lorsque le train franchit le TIV de reprise (R), les tirets restent visibles aux visualisateurs,
• Lorsque le train a dégagé entièrement la zone de limitation de vitesse, de la longueur train, le conducteur peut reprendre sa marche, les tirets restent visibles aux visualisateurs.
kvb et zone de lpv
Représentation KVB sur zone de limitation de vitesse
Les SIGNAUX FERMÉS
Lorsque le conducteur rencontre des signaux fermés du type annonce d'un signal d'arrêt, il élabore également des courbes, de FU établi, de contrôle et d'alerte.

La courbe de FU établi permet de réaliser l'arrêt du mobile avant le point bût.

Dans ce cas, le point bût se situe avant le signal d'arrêt. (Donc la vitesse bût à ce point est de 0 km/h).
 
courbe point but
Courbe point bût
Problématique
Lorsque le train est arrêté devant le signal d'arrêt et en amont du point bût, la vitesse de la courbe établi vaut 0 km/h.

Lorsque le signal s'ouvre à voie libre par exemple, le conducteur est autorisé à reprendre sa marche et à franchir le signal.

Comme la vitesse du point bût est 0 km/h, si le conducteur franchit ce point, il sera pris en charge par le KVB.

Comme le KVB est un système à transmission ponctuelle de données, il faut passer sur une balise pour rafraichir l'information.

Le conducteur ne pouvant dépasser le point bût, le système KVB ne peut pas être informé de l'ouverture du signal.
le signal s'ouvre
Le signal s'ouvre
Solution
Pour permettre le franchissement d'un signal ouvert la solution retenue, est de lever les courbes à l'approche du signal. (dénommé "pied de courbe").

Cette levée des courbes est réalisée systématiquement, que le signal soit ouvert ou fermé.

Cette levée des courbes permet donc le franchissement du signal lors de sa réouverture, sans nécessité de marquer l'arrêt.
levee des courbes signal ouvert
Levée des courbes signal ouvert

levee des courbes signal ferme
Levée des courbes signal fermé
Vitesse de levée des courbes.
La vitesse permise pour le franchissement du signal, dépend de la distance séparant le signal du point à protéger.

• Si cette distance est égale ou supérieure à 200 mètres (dit : bon glissement), la vitesse d'approche est de 30 km/h. (dans ce cas le conducteur en est informé par l'affichage de deux 00 de couleur jaune dans le visualisateur auxiliaire).
      • Courbe d'alerte : 35 km/h,
      • Courbe de contrôle : 40 km/h.
• Si cette distance est inférieure à 200 mètres (dit : mauvais glissement), la vitesse d'approche est de 10 km/h, (dans ce cas le conducteur en est informé par l'affichage de trois 000 de couleur jaune dans le visualisateur auxiliaire).
      • Courbe d'alerte : 12.5 km/h,
      • Courbe de contrôle : 15 km/h.

Dans ce dernier cas, et pour des soucis d'ergonomie de conduite, les trois 000 au visualisateur auxiliaire, n'apparaissent pas lors du franchissement du signal d'annonce. (quelques cas cependant existent encore).
Dans le cas d'un signal à mauvais glissement, l'apparition des trois 000, apparait à environ 200 m du signal si celui-ci est resté fermé grâce à une balise implantée à proximité du signal (environ 200m), cette balise KVB de proximité est appelée "Point Prox".

La, le visualisateur auxiliaire passera de 00 à 000, zéros jaunes.
courbe tronquee sur signal ferme bon glissement
Courbe tronquée sur signal fermé bon glissement


courbe tronquee sur signal ouvert bon glissement
Courbe tronquée sur signal ouvert bon glissement

courbe tronquee sur signal ferme mauvais glissement
Courbe tronquée sur signal fermé mauvais glissement

courbe tronquee sur signal ouvert mauvais glissement
Courbe tronquée sur signal ouvert mauvais glissement
2 zeros sur signal à mauvais glissement
2 zéros sur signal à mauvais glissement
3 zeros au passage du point prox
3 zéro au passage du point prox

Les SÉQUENCES KVB sur SIGNAUX FERMÉS
Le traitement de l'information par le KVB sur une séquence de signaux fermés va dépendre de :
• L'implantation ou non d'une balise de proximité, en fonction de la distance séparant le signal du point à protéger, (bon ou mauvais glissement),
• L'indication du panneau au moment du passage du mobile sur la balise de proximité
 
Les DIFFÉRENTES SÉQUENCES





SÉQUENCE AVERTISSEMENT  - VOIE LIBRE
Lorsque le train est sur une zone équipée KVB :
• Le double 00 jaune apparait au visualisateur auxiliaire au franchissement de l'avertissement,
• Le signal est passé à voie libre, avant le franchissement du point prox,
• Le double 00 jaune reste présenté au visualisateur auxiliaire au moment du passage sur le point prox,
• Lorsque le train franchit le signal à voie libre, les courbes KVB sont levées, les tirets apparaissent aux visualisateurs,
• Le conducteur peut reprendre sa marche normale.
le signal s'ouvre avant le franchissement du point prox
Le signal s'ouvre avant le franchissement du point prox

le signal s'ouvre sans point prox
Le signal s'ouvre sans point prox
                                                                                                                                                                                                                                                            
SÉQUENCE AVERTISSEMENT - AVERTISSEMENT
Lorsque le train est sur une zone équipée KVB :
• Le double 00 jaune apparait au visualisateur auxiliaire au franchissement de l'avertissement,
• Le signal est passé à l'avertissement, avant le franchissement du point prox,
• Le double 00 jaune reste présenté au visualisateur auxiliaire au moment du passage sur le point prox,
• Lorsque le train franchit le signal à voie libre, les courbes KVB sont levées, les tirets apparaissent aux visualisateurs,
• Le conducteur peut reprendre sa marche normale.
le signal passe à l'avertissement avant le franchissement du point prox
Le signal passe à l'avertissement avant le franchissement du point prox

le signal passe à l'avertissement sans point prox
Le signal passe à l'avertissement sans point prox
                                                                                                                                                                                                                                                           
SÉQUENCE AVERTISSEMENT- SÉMAPHORE
Lorsque le train est sur une zone équipée KVB :
• Le double 00 jaune apparait au visualisateur auxiliaire au franchissement de l'avertissement,
• Le signal est passé au sémaphore, avant le franchissement du point prox,
• Le double 00 jaune reste présenté au visualisateur auxiliaire au moment du passage sur le point prox,
• Le conducteur s'arrête avant le signal d'arrêt,
• S'il s'agit d'un sémaphore de BAL, le conducteur est autorisé à le franchir de lui même,
• Lorsque le train franchit le sémaphore fermé, deux 00 verts apparaissent au visualisateur principal qui indiquent au conducteur que sa vitesse est contrôlée,
• Lorsque le train franchit le signal à voie libre, les courbes KVB sont levées, les tirets apparaissent aux visualisateurs,
• Le conducteur peut reprendre sa marche normale.
le signal passe au semaphore avant le point prox
Le signal passe au sémaphore avant le franchissement du point prox

le signal passe au semaphore sans point prox
Le signal passe au sémaphore sans point prox
                                                                                                                                                                                                                                                           
SÉQUENCE AVERTISSEMENT - CARRÉ
Lorsque le train est sur une zone équipée KVB :
• Le double 00 jaune apparait au visualisateur auxiliaire au franchissement de l'avertissement,
• Le signal reste à l'indication carré,
• Le triple 000 jaune apparait au visualisateur auxiliaire au moment du passage sur le point prox,
• La courbe de FU établi et la courbe de contrôle préalablement calculées pour une vitesse respectivement de 40 km/h et 35 km/h se durcit au passage du point prox, pour passer à 15 km/h pour la courbe de FU établi et 12.5 km/h pour la courbe de contrôle,
• Le conducteur s'arrête avant le signal d'arrêt.
le signal est au carre au franchissement du point prox
Le signal est au carré au franchissement du point prox

Lorsque le train est sur une zone équipée KVB, "sans point prox" :
• Le double 00 jaune apparait au visualisateur auxiliaire au franchissement de l'avertissement,
• Le signal reste à l'indication carré,
• Le conducteur s'arrête avant le signal d'arrêt.
le signal est au carre sans point prox
Le signal est au carré sans point prox
                                                                                                                                                                                                                                                           

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