Recherche de procédures de caractérisation de l'environnement électromagnétique ferroviaire adaptées au contexte des systèmes de communications embarqués

The management of the European railway traffic will be ensured by the use of train's embedded communication systems, particularly the GSM-R (Global System for Mobile communications - Railways). This system is exposed to the EM interferences observed on board trains and its EM immunity has to be guaranteed. However, the immunity of the GSM-R cannot be studied according to the current standardized methods mainly developed for the test of analogy systems. The GSM-R is a digital communication system having the ability to stand to some EM interferences, and its immunity has to be performed according to new methodologies considering these particular characteristics. The aim of this work is to develop new methodologies to characterize the railway EM environment adapted to the context of the GSM-R communication system. Firstly, the frequency and temporal measurement methods have been used in order to characterize the EM interferences observed on the GSM-R antennas in railway environment. The obtained results have shown that the transient EM events taking place between the catenary and the pantograph are the main source of disturbances for the GSM-R system. In order to study the immunity of this system against transient EM disturbances, in the second part, we have characterized these transients in terms of time and amplitude parameters. In the following, a statistical study of each parameter has been performed, and we have developed signals for immunity tests statistically similar to the observed railway environment's interferences. At the end, the test signals have been used in order to study the immunity of the GSM-R system in a laboratory context.L'intégration récente des systèmes de communication numériques embarqués à bord des trains pour la gestion du trafic introduit de nouveaux problèmes de compatibilité électromagnétique dans le milieu ferroviaire, notamment, pour le système GSM-R « Global System for Mobile Communications - Railway» sur lequel se focalisent les travaux de la thèse. Ce système est un système numérique élaboré employant des protocoles de communication qui lui permettent de résister à certaines perturbations électromagnétiques. Ainsi, son immunité électromagnétique ne peut pas être étudiée selon les méthodes traditionnelles standardisées, puisqu'elles sont adaptées principalement à des systèmes analogiques. La thèse consiste à caractériser l'environnement EM ferroviaire d'une manière adaptée au contexte du système GSM-R. En effet, il faut préalablement connaitre les perturbations EM qu'il peut rencontrer à bord d'un train. Ainsi, nous avons exploité les méthodes fréquentielle et temporelle pour caractériser les perturbations EM que peut subir son signal utile sous des conditions normales d'opération. Les résultats obtenus ont montré que les perturbations EM transitoires qui apparaissent lors d'un mauvais contact entre la caténaire et le pantographe sont la source principale de perturbations EM pour le système GSM-R. Ainsi, nous avons étudié minutieusement leurs caractéristiques temporelles et d'amplitude à travers une étude statistique de chaque paramètre. Suite aux résultats obtenus, nous avons pu générer des signaux de test représentatifs de ce que peut voir le système GSM-R à bord d'un train avant d'exploiter ces signaux pour l'étude de l'immunité EM de ce système en laboratoire. Thèse encadrée à l'INRETS par DENIAU,

Research of characterisation procedures of the railway electromagnetic environment adapted to the context of the on-board communication systems

L’intégration récente des systèmes de communication numériques embarqués à bord des trains pour la gestion du trafic introduit de nouveaux problèmes de compatibilité électromagnétique dans le milieu ferroviaire, notamment, pour le système GSM-R « Global System for Mobile Communications - Railway» sur lequel se focalisent les travaux de la thèse. Ce système est un système numérique élaboré employant des protocoles de communication qui lui permettent de résister à certaines perturbations électromagnétiques. Ainsi, son immunité électromagnétique ne peut pas être étudiée selon les méthodes traditionnelles standardisées, puisqu’elles sont adaptées principalement à des systèmes analogiques. La thèse consiste à caractériser l’environnement EM ferroviaire d’une manière adaptée au contexte du système GSM-R. En effet, il faut préalablement connaitre les perturbations EM qu’il peut rencontrer à bord d’un train. Ainsi, nous avons exploité les méthodes fréquentielle et temporelle pour caractériser les perturbations EM que peut subir son signal utile sous des conditions normales d’opération. Les résultats obtenus ont montré que les perturbations EM transitoires qui apparaissent lors d’un mauvais contact entre la caténaire et le pantographe sont la source principale de perturbations EM pour le système GSM-R. Ainsi, nous avons étudié minutieusement leurs caractéristiques temporelles et d’amplitude à travers une étude statistique de chaque paramètre. Suite aux résultats obtenus, nous avons pu générer des signaux de test représentatifs de ce que peut voir le système GSM-R à bord d’un train avant d’exploiter ces signaux pour l’étude de l’immunité EM de ce système en laboratoire.The management of the European railway traffic will be ensured by the use of train’s embedded communication systems, particularly the GSM-R (Global System for Mobile communications – Railways). This system is exposed to the EM interferences observed on board trains and its EM immunity has to be guaranteed. However, the immunity the GSM-R cannot be studied according to the current standardized methods mainly developed for the test of analog systems. The GSM-R is a digital communication system having the ability to stand to some EM interferences, and its immunity has to be performed according to new methodologies considering these particular characteristics.The aim of this work is to develop new methodologies to characterize the railway EM environment adapted to the context of the GSM-R communication system. Firstly, the frequency and temporal measurement methods have been used in order to characterize the EM interferences observed on the GSM-R antennas in railway environment. The obtained results have shown that the transient EM events taking place between the catenary and the pantograph are the main source of disturbances for the GSM-R system. In order to study the immunity of this system against transient EM disturbances, in the second part, we have characterized these transients in terms of time and amplitude parameters. In the following, a statistical study of each parameter has been performed, and we have developed signals for immunity tests statistically similar to the observed railway environment’s interferences. At the end, the test signals have been used in order to study the immunity of the GSM-R system in a laboratory context

Procédé de génération d'un scénario de bruits électromagnétiques

n° de priorité : FR20080054734 20080711 ; également publié en tant que : WO2010004226 (A2) 2010-01-14 ; FR2933831 (B1) 2010-10-08 ; EP2308192 (A2) 2011-04-13 ; WO2010004226 (A3) 2011-04-14 ; US2011187387 (A1) 2011-08-04 ; CN102204151 (A) 2011-09-2

Recherche de procédures de caractérisation de l'environnement électromagnétique ferroviaire adaptées au contexte des systèmes de communications embarqués

L intégration récente des systèmes de communication numériques embarqués à bord des trains pour la gestion du trafic introduit de nouveaux problèmes de compatibilité électromagnétique dans le milieu ferroviaire, notamment, pour le système GSM-R Global System for Mobile Communications - Railway sur lequel se focalisent les travaux de la thèse. Ce système est un système numérique élaboré employant des protocoles de communication qui lui permettent de résister à certaines perturbations électromagnétiques. Ainsi, son immunité électromagnétique ne peut pas être étudiée selon les méthodes traditionnelles standardisées, puisqu elles sont adaptées principalement à des systèmes analogiques. La thèse consiste à caractériser l environnement EM ferroviaire d une manière adaptée au contexte du système GSM-R. En effet, il faut préalablement connaitre les perturbations EM qu il peut rencontrer à bord d un train. Ainsi, nous avons exploité les méthodes fréquentielle et temporelle pour caractériser les perturbations EM que peut subir son signal utile sous des conditions normales d opération. Les résultats obtenus ont montré que les perturbations EM transitoires qui apparaissent lors d un mauvais contact entre la caténaire et le pantographe sont la source principale de perturbations EM pour le système GSM-R. Ainsi, nous avons étudié minutieusement leurs caractéristiques temporelles et d amplitude à travers une étude statistique de chaque paramètre. Suite aux résultats obtenus, nous avons pu générer des signaux de test représentatifs de ce que peut voir le système GSM-R à bord d un train avant d exploiter ces signaux pour l étude de l immunité EM de ce système en laboratoire.The management of the European railway traffic will be ensured by the use of train s embedded communication systems, particularly the GSM-R (Global System for Mobile communications Railways). This system is exposed to the EM interferences observed on board trains and its EM immunity has to be guaranteed. However, the immunity the GSM-R cannot be studied according to the current standardized methods mainly developed for the test of analog systems. The GSM-R is a digital communication system having the ability to stand to some EM interferences, and its immunity has to be performed according to new methodologies considering these particular characteristics.The aim of this work is to develop new methodologies to characterize the railway EM environment adapted to the context of the GSM-R communication system. Firstly, the frequency and temporal measurement methods have been used in order to characterize the EM interferences observed on the GSM-R antennas in railway environment. The obtained results have shown that the transient EM events taking place between the catenary and the pantograph are the main source of disturbances for the GSM-R system. In order to study the immunity of this system against transient EM disturbances, in the second part, we have characterized these transients in terms of time and amplitude parameters. In the following, a statistical study of each parameter has been performed, and we have developed signals for immunity tests statistically similar to the observed railway environment s interferences. At the end, the test signals have been used in order to study the immunity of the GSM-R system in a laboratory context.LILLE1-Bib. Electronique (590099901) / SudocSudocFranceF

Statistical characterisation of the EM interferences acting on GSM-R antennas fixed above moving trains

International audienceIn order to harmonise the communication systems between the train and the railway control centres over the European territory, a GSM-R (Global System for Mobile communications – Railways) communication network is progressively deployed along the European railway network. However, the GSM-R communications on board high speed trains can be disturbed by the transient electromagnetic (EM) disturbances induced by the sliding contact between the catenary and the pantograph. In order to study the immunity of the embedded GSM-R communication system against these transient electromagnetic disturbances, the transient interferences induced on the GSM-R antennas on board trains, were characterised in terms of time and amplitude parameters. Measurement campaigns were carried out in France to collect a large number of induced EM interferences on GSM-R antennas fixed on the train roof. With the ultimate goal of generating transient noise scenarios representative of those detected by the antennas, and performing immunity tests in laboratory, statistical distributions of the characteristics (rise time, time duration, repetition rate, amplitude) of the transients are presented. This paper presents the different steps of the analysis of the transient disturbances and the generation of the transient EM scenarios

Caractérisation du bruit électromagnétique dans les bandes dédiées aux communications entre les trains et les centres de contrôle du trafic ferroviaire : mesure à bord d'un train en mouvement

International audienc

Analyse temporelle des perturbations transitoires observées à bord d'un train en mouvement afin de protéger les systèmes de communication embarqués

International audienceDans la prochaine décennie, la gestion du trafic ferroviaire des lignes à grande vitesse au sein de l’union européenne sera assurée par le système ERTMS (European Railway Traffic Management System) dont l’un des composants principaux est le système de radio numérique GSM-R. Ce système qui nécessite des antennes embarquées sur les trains est susceptible d’être perturbé par le bruit électromagnétique présent dans l’environnement du matériel roulant. Des mesures de perturbations reçues par les antennes situées sur des trains ont montré que les arcs électriques qui se produisent avec le contact glissant entre la caténaire et le pantographe, s’accompagnent de perturbations électromagnétiques brèves qui peuvent être pénalisantes pour le GSM-R [1]. Notre objectif est d’analyser les caractéristiques temporelles de ces perturbations transitoires telles que les durées, les temps de montée et les taux de répétition. Ces caractéristiques pourront ensuite être confrontées à certains des paramètres qui définissent les signaux GSM-R tels que la durée d’un burst et la durée de transmission d’un bit. Ainsi, en tenant compte du pouvoir correcteur du code, la gêne occasionnée par ce type de perturbation sur les communications GSM-R pourra être appréhendé

Technique d'imagerie adaptée à la visualisation du champ EM rayonné par un objet sous test

International audienc

Le projet Polycond : synthèse et caractérisation de polymères conducteurs pour des applications CEM

International audienc