Transcript Présentation sur l`ATCS

Présentation
sur
l’ATCS
Par Martin Lévesque
http://regle105.quebectrain.com
Cliquez pour faire avancer les diapositives
Mise en garde
Les diagrammes de ce document ne sont
pas à l’échelle. Ce sont des diagrammes
de principe uniquement.
Vous devez utiliser la barre « Espace » de votre clavier ou
le bouton de gauche de votre souris pour faire apparaître
certains textes.
Qu’est-ce que l’ATCS?
• ATCS signifie Advanced Train Control
System
• C’est un système de transmission du code
de ligne pour le contrôle d’appareils en
CCC, ainsi que de positionnement de
locomotives et d’unités de détection en
voie
Qu’est-ce que l’ATCS?
• De façon générale, l’ATCS ne sert pas
(encore) à transmettre le positionnement
des locomotives. Cette présentation ne
portera donc que sur la partie de l’ATCS
se rapportant à la signalisation ferroviaire.
Connaissances de base requises
Informatique
•
•
•
•
•
•
•
•
Être capable d’installer un logiciel sous Windows
Être capable de modifier/éditer un fichier sur votre ordinateur, peu importe
où il se trouve (incluant les fichiers cachés et les clés de registre)
Télécharger des fichiers de l’internet
Décompresser des fichiers
Connaissances générales des réseaux informatiques
Être capable de diagnostiquer et régler des problèmes liés à la carte de
son et son driver
Excellente connaissance du logiciel Track Builder de SignalCC
Connaissances de base de certains principes de programmation,
spécialement au niveau de la syntaxe.
Connaissances de base requises
Communications radio
•
•
•
Avoir une connaissance de base de la transmission radio
Reconnaître les types d’antennes particulièrement les antennes omni, Yagi
et dipôle recourbé
Connaître les patrons des antennes ci-haut mentionnées
Connaissances de base requises
Électronique
•
•
•
Habiletés à modifier de l’équipement électronique, comme un balayeur
d’ondes
Être capable de fabriquer différents modèles de connecteurs communs
Avoir accès à un fournisseur de pièces électroniques.
Connaissances de base requises
Chemin de fer
•
•
Avoir une bonne connaissance du fonctionnement de la signalisation
ferroviaire, incluant les concepts suivants;
– Circuit de voie
– Verrouillage d’aiguillage en CCC
– Système de contrôle CCC
– Libération des signaux (request) en CCC
– Signification des aspects des signaux
Avoir une bonne connaissance du code de ligne en CCC
Équipement requis
•
•
•
•
•
•
Un ordinateur portatif muni d’une entrée ligne
Un radio capable d’extraire les données d’un signal RF (ajout d’une prise
de sortie au niveau du discriminateur)
Une antenne calibrée pour la bande de 800-900 Mhz
Le logiciel ATCSMon
Un plan des voies (diagramme représentatif seulement), dessiné sur le
logiciel Track Builder
Être à moins de 2 km du MCP à écouter.
Équipement requis
Combien coûte l’équipement
• Ordinateur portatif
• Scanneur modifié
• Antenne 800 Mhz
• Alimentation pour voiture
• Logiciel ATCSMon
• Plan des voies Track Builder
•
•
•
•
•
•
500 $ à 900 $ usagé
300 $ à 800 $
50$
50$
0$
0$
•
Total moyen: 1000$
Équipement requis
Le radio que j’utilise pour l’ATCS
Concepts de base
Schéma des composants utilisés pour le décodage
Les termes mentionnés sur ce graphique sont décrits en détail dans les pages suivantes
Concepts de base
Code line
•
•
•
•
•
•
Le code line est une série de données échangées entre un point de base
(machine CCC) et un plant (point contrôlé).
Ce code sert à modifier l’état d’un plant: position des aiguillages, signaux,
fondeuses à neige, circuit de voie, intrusion, etc.
Le code sert aussi à retourner au système l’état du plant
Le code utilisé pour l’ATCS est formaté selon différents protocoles: ATCS de
l’AAR, ATCS-Genisys, Genisys de US&S, Supervisory Control System
(SCS-128) de Safetran et Advanced Railroad Electronics System (ARES).
Le CN utilise le format ATCS
Le CP utilise le format ATCS-Genisys
Concepts de base
BCP
•
•
•
•
•
•
BCP signifie Base Station Protocol
Il n’y a qu’un ou deux BCP par subdivision
Un BCP transmet à haute puissance, et sert à envoyer les indications aux
MCP, ainsi qu’à recevoir leur statut
Comme certains BCP ne demandent pas le statut des MCP, car les MCP
les diffusent automatiquement à intervalles réguliers, l’écoute des BCP n’est
pas toujours souhaitable
Les codes transmis par les BCP s’appellent Contrôles
Les BCP transmettent dans la bande de 900 mhz
Concepts de base
MCP
•
•
•
•
•
MCP signifie Mobile Station Protocol
Un MCP, malgré son nom, est rarement mobile.
Un MCP peut être: un point contrôlé, un appareil de détection en voie, une
locomotive, tout autre appareil que le chemin de fer juge bon d’inclure dans
sa gestion du trafic
Les codes transmis par les MCP s’appellent Indications
Les MCP transmettent dans la bande de 800 mhz
Concepts de base
mnémoniques
•
•
Un mnémonique est un code qui synthétise une série de données brutes.
Par exemple, A0 43 B6 FF 78 9D 6A AA 93 71 11
peut être remplacé par K11.
Un mnémonique de MCP commence, ou se termine,
toujours par la lettre K.
– K23 est un mnémonique.
– EGK est un mnémonique.
– EKG n’est pas un mnémonique.
•
•
Les mnémoniques sont normalement limités à 4 caractères.
Les mnémoniques de BCP commencent, ou se terminent par la lettre C.
Concepts de base
mnémoniques
•
Les mnémoniques ne sont pas identifiés au hasard. Par exemple,
– E signifie « eastbound »,
– G signifie « signal »,
– 1 signifie souvent, mais pas toujours, « voie nord ».
Donc, le signal dirigeant le trafic vers l’est sur la voie nord portera le
mnémonique 1EGK.
Concepts de base
mnémoniques
• Le mnémonique se décortique comme suit (par exemple K23) :
• K=Indication que les chiffres qui vont suivre sont un mnémonique
• 2= Deuxième octet du flux de données
• 3=Troisième bit de l’octet
• Les mnémoniques commencent donc à K11 (octet 1 bit 1), jusqu’à K18 (car il y
a 8 bits dans un octet), puis continuent avec K21 (octet 2 bit 1) jusqu’à K28, etc.
• Sur ce dessin, les mnémoniques en vert sont présents, ceux en rouge ne le
sont pas
Où écoute-t-on de l’ATCS?
•
•
•
•
L’ATCS s’écoute sur une subdivision qui en est équipée.
Dans la grande région de Montréal, les subdivisions de Kingston,
St-Hyacinthe, Drummondville, et le terminal de Montréal (Tour
Wellington) du CN en sont équipés
Dans la grande région de Montréal, les subdivisions d’Adirondack,
Vaudreuil, M&O et Park du CP en sont équipées.
Pour capter le signal, il faut être directement positionné dans le
patron de l’antenne à écouter, et à un maximum de 4 à 5 km du
MCP. Cependant, les ondes étant ce qu’elles sont, on peut parfois
capter des MCP de beaucoup plus loin.
Où écoute-t-on de l’ATCS?
Pourquoi faut-il être près du MCP à écouter?
•
Si le MCP n’est pas encore identifié dans vos notes, il y a une question d’interférences que nous
verrons plus loin.
•
Il y a une raison physique. Les MCP utilisent des antennes directionnelles
à basse puissance, orientées directement vers le BCP qui doit recevoir les
ondes.
Où écoute-t-on de l’ATCS?
Pourquoi faut-il être près du MCP à écouter?
•
•
Si vous êtes en dehors du patron de l’antenne (le patron est la zone grise),
vos chances de capter le signal sont très minces.
Idéalement, vous devez être équipé d’une antenne omnidirectionnelle pour
recevoir des données de MCP situés à des endroits différents, même si
ceux-ci utilisent des antennes directionnelles.
Où écoute-t-on de l’ATCS?
Pourquoi faut-il être près du MCP à écouter?
•
•
Le MCP se trouve toujours au point contrôlé.
Comment savoir où est le BCP, afin d’être localisé entre ce dernier et le
MCP pour une réception maximale? C’est en faisant des essais… et des
erreurs! 
Antennes
144-176 Mhz Communications
896-930 Mhz ATCS
Antenne sur un MCP
(type dipôle recourbé)
Antenne omnidirectionnelle
pour base (maison)
Antennes mobiles
Modification du radio
Qu’est-ce qu’un discriminateur?
•
•
•
•
•
•
Pour vulgariser, un discriminateur et une « trieuse à données »
On peut transmettre de la voix, ou des données (impulsion représentant
des « 0 » et des «1») sur une fréquence radio.
Si les données se rendent au haut-parleur de votre radio, ils produiront un
son inintelligible, très aigu, et pouvant endommager l’étage audio du radio.
Le travail du discriminateur est de séparer efficacement les données de la
voix, pour ne laisser passer que cette dernière.
Les données sont envoyées à une autre sortie du discriminateur, vers un
circuit qui les « absorbe ».
Pour écouter le signal ATCS, on doit modifier le radio pour avoir accès à la
sortie du discriminateur sur laquelle sont envoyées les données.
Modification du radio
Qu’est-ce qu’un discriminateur?
•
•
•
•
Pour obtenir les données sur un signal
audio, il faut ouvrir le boîtier du radio
Il faut trouver le discriminateur (orange
sur le schéma), qui est en fait une puce
électronique. Des plans sur le web
existent pour la plupart des radio
Il faut souder un fils sur la sortie de
donnée, et autre sur la mise à la terre du
radio
Il faut percer un trou dans le côté de
radio et installer un connecteur, puis venir
y souder les fils
C’est un départ!
Une fois compris les différents principes que nous avons vus jusqu’ici,
et l’équipement prêt, nous pouvons entrer dans le vif du sujet!
Schéma de principe ATCS
•
•
•
•
Généralement, il y a une ou deux tours BCP par subdivision
Il y a toujours une tour MCP par point contrôlé
Dans l’exemple ci-bas, chaque bout de la voie d’évitement est un point
contrôlé. La zone où se situe la tour, l’armoire à relais, l’aiguillage et les
signaux contrôlés se nomme le plant.
Pour l’écoute ATCS, le mieux est d’écouter les MCP, puisqu’ils
transmettent la position des signaux, aiguillages et circuits de voie
Logiciel
•
•
•
•
•
•
•
Les données sont transmises en binaire / hexadécimal
Le système radio capte et filtre (sortie du discriminateur) les données
Le signal est converti en signal audio de ligne
Le signal audio (niveau de ligne) est envoyé à un ordinateur par son entrée
« son »
Les données hexadécimales sont converties en ATCS, puis les
mnémoniques sont extraits du message
L’opérateur doit lui-même indiquer au logiciel comment convertir les
mnémoniques bruts en mnémoniques identifiables
Puis, il ne reste qu’à scripter le tout avec Track Builder pour que les
mnémoniques fassent allumer les bons éléments sur l’écran
Comment se déroule une séance ATCS?
• Les prochaines captures d’écran vous montrent la progression d’un train
dans un enclenchement. Par la suite, nous reviendrons sur la logique qui a
permis de décoder les mnémoniques.
Comment se déroule une séance ATCS?
Évidemment, une des premières étapes et de savoir quel mnémonique on
écoute. Pour ce faire, il faut se positionner le plus près possible du MCP, avec
une antenne volontairement mal tunée, ou avec un très faible gain (dans
certains cas, on enlève carrément l’antenne du radio). Ceci empêche de
capter plusieurs MCP et de les confondre entre eux.
Puis il faut regarder attentivement le type de message reçu, comme le montre
l’écran ci-dessous.
Comment se déroule une séance ATCS?
•
•
•
•
•
Lorsque le MCP est bien identifié (chaque MCP porte un numéro unique au
monde), il faut dresser un plan des voies. Pas besoin d’empiéter sur
l’emprise pour effectuer cette tâche, puisqu’un diagramme montrant
l’emplacement des aiguillages et signaux est suffisant.
Une bonne connaissance du fonctionnement du code de ligne en CCC vous
aidera à dresser le plan des circuits de voie.
Une fois le diagramme complété, l’écouter du MCP pour y décoder les
mnémonique peut commencer.
L’écoute se fait en observant les données défiler sur l’écran principal du
logiciel ATCS Mon.
La page suivante vous montre à quoi ressemble cet écran.
Comment se déroule une séance ATCS?
Écran du logiciel ATCSMon
Comment se déroule une séance ATCS?
Comme les données défilent sur cet écran (page précédente), et que
plusieurs MCP peuvent s’y afficher en même temps, le logiciel dispose d’une
fonction graphique qui permet de ne voir qu’un seul MCP à la voie, et de
tracer un historique de ses transmissions dans le temps. On appelle cet
historique un datagram.
Les pages suivantes vous montrent la progression d’un train dans un MCP
pour vous donner une idée de ce qui se passe avec les mnémoniques.
Le diagramme des voies de l’endroit couvert par le MCP va comme suit :
Comment se déroule une séance ATCS?
Analyse d’un datagram.
Dans cet exemple, un train passe un MCP situé sur un territoire en voie
double. Le train circulera sur la voie nord (la voie du haut) en direction ouest
(de droite à gauche).
Comment se déroule une séance ATCS?
Les mnémoniques K18 et K15 sont les deux liaisons doubles du plant. K12
représente un autre aiguillage situé plus loin sur la voie nord.
Jusqu’à 13:56, rien ne se passe, et la présence de K18 et K15 nous indique
que les deux liaisons sont en position normale. Si une liaison avait été
renversée, nous aurions, par exemple, K17 et K15.
Comment se déroule une séance ATCS?
À 13:56, le CCF libère le signal en direction ouest de la voie nord.
Cette action provoque les événements suivants :
K16, K13 et K28 apparaissent. Ce sont les verrous d’aiguillages.
K22 et K23 apparaissent. Ce sont les indications de libération du
signal (1LGK signifie mnémonique (K) du signal (G) vers la gauche (L) du
plant, voie nord (1).
Comment se déroule une séance ATCS?
13:59. Le train se présente, depuis la droite vers la gauche (en direction
ouest).
K34 apparaît, 1RAK. Ce mnémonique (K) représente le signal d’approche (A)
de droite (R) de la voie nord (1).
Puis, alors que le train poursuit sa route, K36 apparaît, 1TK. K36 est le
mnémonique (K) du circuit de voie de l’enclenchement (T) de la voie nord (1).
Comment se déroule une séance ATCS?
Juste avant que le train n’atteigne l’enclenchement et fasse apparaître K36,
l’interface avec le diagramme des voies ressemble à ceci.
Comment se déroule une séance ATCS?
Au moment où K36 apparaît, notez que K22 et K23 disparaissent. K22 et K23
sont les mnémoniques qui indiquent que le signal est libéré. Comme le train
en maintenant dans l’enclenchement, il faut remettre tous les signaux à leur
aspect le plus restrictif, ce qui cause la disparition de K22 et K23.
Comme le circuit de voie de l’enclenchement n’est pas très long, K37 1LAK,
le mnémonique (K) du circuit de voie d’approche (A) de gauche (L) de la voie
nord (1) apparaît peu de temps après.
Comment se déroule une séance ATCS?
À 14:09, le train quitte l’enclenchement (K36). La pratique de la signalisation
en CCC veut qu’on libère toutes les possibilités de route dès qu’il est
sécuritaire de le faire. Donc, dès que le train quitte la zone enclenchée, les
verrous d’aiguillages (K16, K13 et K28) sont libérés afin de permettre aux
pointes de se déplacer pour une autre route au besoin.
À 14:11 le train quitte le dernier circuit de voie et le système reprend sa
position initiale.
Comment se déroule une séance ATCS?
Le graphique des datagrams est utile, mais l’écran principal du logiciel
ATCSMon l’est bien plus, puisqu’elle permet de voir plusieurs MCP à la fois.
Cette vision, ajoutée à ce qu’on entend sur les ondes radio, permet de voir
venir les trains à l’avance, et donc de déduire encore plus efficacement les
mnémoniques du MCP que nous écoutons.
Comment décoder un mnémonique?
•
•
•
•
•
•
On doit se rendre à proximité du MCP à décoder, et avoir une vue sur au
moins un côté des signaux (ceux faisant à l’ouest, ou ceux faisant face à
l’est).
On ouvre la radio,on syntonise la fréquence du signal MCP, et on regarde
les mnémoniques changer sur l’écran. On peut se servir de l’écran du
datagram du logiciel pour voir rapidement quel mnémonique a changé.
On attend la venue d’un train.
Dès qu’un signal change de restrictif à permissif, ou qu’un aiguillage bouge,
ou qu’un circuit de voie s’active, il faut noter les mnémoniques qui ont
changés.
Puis on émet des hypothèses. Est-ce que l’apparition de K11 (rise K11)
pourrait être le circuit de voie d’approche du plant de l’ouest? On attend la
venue d’un autre train dans le secteur, et on valide, ou non, l’hypothèse.
Faut-il que chaque possibilité de route soit rencontrée? Idéalement oui. Plus
on a de certitudes sur certains mnémoniques, plus il est facile de déduire
les mnémoniques manquants.
Comment se déroule une séance ATCS?
Sur cette capture d’écran, on peut voir que le MCP transmet un message de
statut contenant 16 bits. Dans cet exemple, nous n’avons pas encore trouvé
de mnémonique pour ce MCP.
Comment se déroule une séance ATCS?
Sur cette capture d’écran:
•
•
•
•
Les mnémoniques en bleus ont été trouvés par observations sur le site. Par
exemple, LAK représente le circuit d’Approche de gauche (L) du MCP.
Les mnémoniques en noirs autres que KXX sont des présomptions.
Les mnémoniques en noirs dans le format KXX ne sont probablement pas
utilisés
Les mnémoniques en rouges n’ont pas encore été trouvés par observations
Comment se déroule une séance ATCS?
Il est à noter que la quantité de mnémonique envoyé par un MCP est variable
d’un MCP à l’autre. Certains en envoi que 16, alors que d’autres peuvent en
envoyé jusqu’à 128, et parfois plus. Tout dépend de la complexité de
l’enclenchement. Une voie double avec plusieurs liaisons à haute vitesse,
munit de cœurs de croisement mobiles, et où il y a des branchements et un
pont levi transmettra énormément de mnémoniques. De plus, il peut y avoir
des bits d’indication qui change sans que rien ne bouge dans le champ. Ce
sont souvent des bits « request ».
Où se procure-t-on des territoires
ATCS tout fait, et tout décodé?
Ces territoires existent, mais sont très rares. Il en vient quelques-uns avec le
logiciel, évidemment des territoires américains.
Pourquoi cette rareté?
•
•
•
•
Parce que décoder une subdivision complète demande énormément de
temps (quelques années, la plupart du temps), et être présent sur les lieux,
avec les dépenses de carburant que cela suppose.
Dans ce contexte, la plupart des hobbyiste d’ATCS s’échangent des fichiers
entre eux, grosso modo décodés à parts égales.
Par contre, il existe un groupe de discussions et des ressources sur le web
qui vous aideront dans vos premières expériences, et ça, c’est facilement
accessible.
La plupart des hobbyistes trouvent leur plaisir dans le décodage des
informations.
C’est la fin!
En espérant que cette présentation sur l’ATCS vous a plu!
L’ATCS est un hobby moderne, qui demande patience et esprit de
déduction, mais qui très motivant!
Martin Lévesque
http://regle105.quebectrain.com