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Présentation sur lATCS Par Martin Lévesque Cliquez pour faire avancer les diapositives.

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1 Présentation sur lATCS Par Martin Lévesque Cliquez pour faire avancer les diapositives

2 Mise en garde Les diagrammes de ce document ne sont pas à léchelle. 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.

3 Quest-ce que lATCS? ATCS signifie Advanced Train Control System Cest un système de transmission du code de ligne pour le contrôle dappareils en CCC, ainsi que de positionnement de locomotives et dunités de détection en voie

4 Quest-ce que lATCS? De façon générale, lATCS ne sert pas (encore) à transmettre le positionnement des locomotives. Cette présentation ne portera donc que sur la partie de lATCS se rapportant à la signalisation ferroviaire.

5 Connaissances de base requises Informatique Être capable dinstaller 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 linternet 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.

6 Connaissances de base requises Communications radio Avoir une connaissance de base de la transmission radio Reconnaître les types dantennes particulièrement les antennes omni, Yagi et dipôle recourbé Connaître les patrons des antennes ci-haut mentionnées

7 Connaissances de base requises Électronique Habiletés à modifier de léquipement électronique, comme un balayeur dondes Être capable de fabriquer différents modèles de connecteurs communs Avoir accès à un fournisseur de pièces électroniques.

8 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 daiguillage 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

9 Équipement requis Un ordinateur portatif muni dune entrée ligne Un radio capable dextraire les données dun signal RF (ajout dune prise de sortie au niveau du discriminateur) Une antenne calibrée pour la bande de 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.

10 Équipement requis Ordinateur portatif Scanneur modifié Antenne 800 Mhz Alimentation pour voiture Logiciel ATCSMon Plan des voies Track Builder Combien coûte léquipement 500 $ à 900 $ usagé 300 $ à 800 $ 50$ 0$ Total moyen: 1000$

11 Équipement requis Le radio que jutilise pour lATCS

12 Concepts de base Schéma des composants utilisés pour le décodage Les termes mentionnés sur ce graphique sont décrits en détail dans les pages suivantes

13 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 létat dun plant: position des aiguillages, signaux, fondeuses à neige, circuit de voie, intrusion, etc. Le code sert aussi à retourner au système létat du plant Le code utilisé pour lATCS est formaté selon différents protocoles: ATCS de lAAR, 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

14 Concepts de base BCP BCP signifie Base Station Protocol Il ny a quun ou deux BCP par subdivision Un BCP transmet à haute puissance, et sert à envoyer les indications aux MCP, ainsi quà recevoir leur statut Comme certains BCP ne demandent pas le statut des MCP, car les MCP les diffusent automatiquement à intervalles réguliers, lécoute des BCP nest pas toujours souhaitable Les codes transmis par les BCP sappellent Contrôles Les BCP transmettent dans la bande de 900 mhz

15 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 dinclure dans sa gestion du trafic Les codes transmis par les MCP sappellent Indications Les MCP transmettent dans la bande de 800 mhz

16 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 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 nest pas un mnémonique. Les mnémoniques sont normalement limités à 4 caractères. Les mnémoniques de BCP commencent, ou se terminent par la lettre C.

17 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 lest sur la voie nord portera le mnémonique 1EGK.

18 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 loctet Les mnémoniques commencent donc à K11 (octet 1 bit 1), jusquà K18 (car il y a 8 bits dans un octet), puis continuent avec K21 (octet 2 bit 1) jusquà K28, etc. Sur ce dessin, les mnémoniques en vert sont présents, ceux en rouge ne le sont pas

19 Où écoute-t-on de lATCS? LATCS sécoute 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 dAdirondack, Vaudreuil, M&O et Park du CP en sont équipées. Pour capter le signal, il faut être directement positionné dans le patron de lantenne à écouter, et à un maximum de 4 à 5 km du MCP. Cependant, les ondes étant ce quelles sont, on peut parfois capter des MCP de beaucoup plus loin.

20 Où écoute-t-on de lATCS? Pourquoi faut-il être près du MCP à écouter? Si le MCP nest pas encore identifié dans vos notes, il y a une question dinterférences 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.

21 Où écoute-t-on de lATCS? Pourquoi faut-il être près du MCP à écouter? Si vous êtes en dehors du patron de lantenne (le patron est la zone grise), vos chances de capter le signal sont très minces. Idéalement, vous devez être équipé dune antenne omnidirectionnelle pour recevoir des données de MCP situés à des endroits différents, même si ceux-ci utilisent des antennes directionnelles.

22 Où écoute-t-on de lATCS? Pourquoi faut-il être près du MCP à écouter? Le MCP se trouve toujours au point contrôlé. Comment savoir où est le BCP, afin dêtre localisé entre ce dernier et le MCP pour une réception maximale? Cest en faisant des essais… et des erreurs!

23 Antennes Antenne omnidirectionnelle pour base (maison) Antennes mobiles Antenne sur un MCP (type dipôle recourbé) Mhz Communications Mhz ATCS

24 Modification du radio Quest-ce quun 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 létage 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.

25 Modification du radio Quest-ce quun 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

26 Cest un départ! Une fois compris les différents principes que nous avons vus jusquici, et léquipement prêt, nous pouvons entrer dans le vif du sujet!

27 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 lexemple ci-bas, chaque bout de la voie dévitement est un point contrôlé. La zone où se situe la tour, larmoire à relais, laiguillage et les signaux contrôlés se nomme le plant. Pour lécoute ATCS, le mieux est découter les MCP, puisquils transmettent la position des signaux, aiguillages et circuits de voie

28 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 Lopérateur doit lui-même indiquer au logiciel comment convertir les mnémoniques bruts en mnémoniques identifiables Puis, il ne reste quà scripter le tout avec Track Builder pour que les mnémoniques fassent allumer les bons éléments sur lécran

29 Comment se déroule une séance ATCS? Les prochaines captures décran vous montrent la progression dun train dans un enclenchement. Par la suite, nous reviendrons sur la logique qui a permis de décoder les mnémoniques.

30 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 lantenne 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 lécran ci-dessous.

31 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 dempiéter sur lemprise pour effectuer cette tâche, puisquun diagramme montrant lemplacement 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, lécouter du MCP pour y décoder les mnémonique peut commencer. Lécoute se fait en observant les données défiler sur lécran principal du logiciel ATCS Mon. La page suivante vous montre à quoi ressemble cet écran.

32 Comment se déroule une séance ATCS? Écran du logiciel ATCSMon

33 Comment se déroule une séance ATCS? Comme les données défilent sur cet écran (page précédente), et que plusieurs MCP peuvent sy afficher en même temps, le logiciel dispose dune fonction graphique qui permet de ne voir quun 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 dun train dans un MCP pour vous donner une idée de ce qui se passe avec les mnémoniques. Le diagramme des voies de lendroit couvert par le MCP va comme suit :

34 Comment se déroule une séance ATCS? Analyse dun 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).

35 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. Jusquà 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.

36 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 daiguillages. 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).

37 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 dapproche (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 lenclenchement (T) de la voie nord (1).

38 Comment se déroule une séance ATCS? Juste avant que le train natteigne lenclenchement et fasse apparaître K36, linterface avec le diagramme des voies ressemble à ceci.

39 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 lenclenchement, 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 lenclenchement nest pas très long, K37 1LAK, le mnémonique (K) du circuit de voie dapproche (A) de gauche (L) de la voie nord (1) apparaît peu de temps après.

40 Comment se déroule une séance ATCS? À 14:09, le train quitte lenclenchement (K36). La pratique de la signalisation en CCC veut quon libère toutes les possibilités de route dès quil est sécuritaire de le faire. Donc, dès que le train quitte la zone enclenchée, les verrous daiguillages (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.

41 Comment se déroule une séance ATCS? Le graphique des datagrams est utile, mais lécran principal du logiciel ATCSMon lest bien plus, puisquelle permet de voir plusieurs MCP à la fois. Cette vision, ajoutée à ce quon entend sur les ondes radio, permet de voir venir les trains à lavance, et donc de déduire encore plus efficacement les mnémoniques du MCP que nous écoutons.

42 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 louest, ou ceux faisant face à lest). On ouvre la radio,on syntonise la fréquence du signal MCP, et on regarde les mnémoniques changer sur lécran. On peut se servir de lécran du datagram du logiciel pour voir rapidement quel mnémonique a changé. On attend la venue dun train. Dès quun signal change de restrictif à permissif, ou quun aiguillage bouge, ou quun circuit de voie sactive, il faut noter les mnémoniques qui ont changés. Puis on émet des hypothèses. Est-ce que lapparition de K11 (rise K11) pourrait être le circuit de voie dapproche du plant de louest? On attend la venue dun autre train dans le secteur, et on valide, ou non, lhypothèse. 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.

43 Comment se déroule une séance ATCS? Sur cette capture décran, on peut voir que le MCP transmet un message de statut contenant 16 bits. Dans cet exemple, nous navons pas encore trouvé de mnémonique pour ce MCP.

44 Comment se déroule une séance ATCS? Sur cette capture décran: Les mnémoniques en bleus ont été trouvés par observations sur le site. Par exemple, LAK représente le circuit dApproche 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 nont pas encore été trouvés par observations

45 Comment se déroule une séance ATCS? Il est à noter que la quantité de mnémonique envoyé par un MCP est variable dun MCP à lautre. Certains en envoi que 16, alors que dautres peuvent en envoyé jusquà 128, et parfois plus. Tout dépend de la complexité de lenclenchement. 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 dindication qui change sans que rien ne bouge dans le champ. Ce sont souvent des bits « request ».

46 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 dATCS séchangent 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, cest facilement accessible. La plupart des hobbyistes trouvent leur plaisir dans le décodage des informations.

47 Cest la fin! Martin Lévesque En espérant que cette présentation sur lATCS vous a plu! LATCS est un hobby moderne, qui demande patience et esprit de déduction, mais qui très motivant!


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