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La nouvelle voiture de mesure radio des CFF :
le train en partance pour l’avenir
La radio ferroviaire est depuis longtemps
indissociable du transport par chemin
de fer. Cet important moyen de communication
se distingue surtout des autres
réseaux radio par la nécessité de bien
couvrir « uniquement » les lignes de
chemin de fer et non pas tout un territoire
comme dans les radiocommunications
avec les mobiles. Mais la radio
ferroviaire ne sert pas seulement à la
communication, elle fait aussi partie
Fig. 1 La nouvelle voiture de mesure radio des
CFF, une voiture de grandes lignes transformée
après révision complète à l’atelier central de
Zurich-Olten : mesures à 160 km/h, sur trois
fréquences en même temps et avec une confort
de 1 ère classe.
Photo : Roschi Telecommunication AG
d’un réseau de sécurité et, à ce titre,
doit répondre à des exigences particulières
de disponibilité et de qualité. Les
mesures sont à cet égard indispensables
pour obtenir dans des conditions
proches de la réalité une image précise
et reproductible de l’environnement radiofréquence
et pouvoir ainsi combler
les « trous radio » éventuels. Des conditons
proches de la réalité ne peuvent
vouloir dire qu’une chose dans le cas
présent : mesurer toutes les fréquences
en question depuis le train en marche –
aux vitesses habituelles, naturellement.
Les Chemins de Fer Fédéraux (CFF)
suisses avaient déjà commencé en
1986 à « relever » la qualité de la couverture
radio sur le réseau des trains de
banlieue de Zurich. La plate-forme de
mesure était à l’époque une voiture
à voyageurs réformée, aménagée de
manière succincte pour abriter les
appareils de mesure nécessaires. A
l’origine, elle ne devait servir qu’à
l’étude du projet de radio ferroviaire,
mais l’expérience des huit années qui
suivirent montra que l’on ne pouvait
renoncer à des mesures de contrôle
durant la construction et après la mise
en service d’une ligne. La voiture de
mesure radio était en outre devenue un
outil indispensable aux mesures de
recette de nouveaux matériels (assurance
qualité). A l’été 1993, cette première
voiture voyait cependant sa fin arriver ;
la rouille au niveau de la caisse obligeait
à limiter la vitesse à 100 km/h,
Actualités de Rohde & Schwarz
N o 154 (1997/II)
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Fig. 2
Vue de l’intérieur
de la voiture avec
récepteurs de mesure,
analyseurs de modulation
et moniteurs
de commande.
Photo : Roschi Telecommunication
AG
et l’équipement modeste en moyens
de mesure n’était plus à la hauteur
des besoins devenus entre-temps plus
exigeants – une mesure sur deux était
inutilisable pour les raisons les plus
diverses.
Après une étude intensive et détaillée –
les expériences ne manquaient pas –,
la décision fut donc prise, en mai 1994,
de construire une nouvelle voiture de
mesure radio sur la base d’une voiture
moderne de grandes lignes du type RIC
Bm (fig. 1). Après révision complète et
transformation de la voiture, l’agent
général de Rohde & Schwarz pour
la Suisse, la société Roschi Telecommunication
AG d’Ittingen, fut chargé,
en tant que maître d’œuvre, de fournir et
d’installer l’équipement de mesure. La
société disposait déjà d’une expérience
suffisante du chemin de fer, acquise
dans « l’entretien » de l’équipement de
l’ancienne voiture. Mais ce qui s’exprime
ici en quelques mots assez simples
n’était pas aussi simple au vu des
spécifications à respecter. Par exemple,
l’erreur de mesure du déplacement
devait être nettement inférieure à 0,1 %
(ce qui représente quand même 130 m
sur un parcours de mesure de 130 km !),
la définition des trajets, la mesure et le
dépouillement ne devaient pas se gêner
mutuellement, les nouvelles mesures de
contrôle périodique devaient pouvoir
Fig. 3 Outre les appareils de mesure de la couverture
radio, un banc de mesure CMT54 est également
à bord (à l’arrière-plan) pour la maintenance
des équipements radio. Photo : Rockrohr
être comparées en temps réel aux
anciennes valeurs, etc. Le système informatique
embarqué devait donc faire
preuve d’un maximum de performances
pour pouvoir, malgré la haute cadence
des mesures, fournir le plus rapidement
possible un énorme volume de données.
Les exigences du type alimentation redondante
ou climatisation – en raison
des appareils de mesure – étaient en
comparaison monnaie courante.
42 Actualités de Rohde & Schwarz N o 154 (1997/II)

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L’équipement en appareils de mesure
est assez impressionnant (fig. 2) : trois
récepteurs de mesure ESVD, deux analyseurs
de modulation sélectifs FMAS,
un analyseur de spectre FSA et un
récepteur de mesure ESVP dominent
la scène. Une antenne de toit, automatiquement
activée en fonction de la
mesure, est disponible pour chaque
bande de fréquence. Les résultats des
mesures peuvent être édités jusqu’au
format A3 sur imprimante couleur. Les
récepteurs ESVD réduisent énormément
le travail grâce à leur logiciel interne
sophistiqué : lors du relevé des profils
d’intensité du champ en fonction de la
distance, chacun d’entre eux – déclenché
par base de temps ou par le système
de mesure de distance – peut délivrer
jusqu’à 7000 mesures par seconde. La
mesure de la distance parcourue est
basée sur un système délivrant une impulsion
tous les 10 cm. Deux essieux de
la voiture sont équipés de ce système ;
un radar Doppler est en outre utilisé.
Dans la pratique, l’erreur de mesure de
la distance est inférieure à 0,05 %, et
tout fonctionne parfaitement jusqu’à
230 km/h, même si la nouvelle voiture
de mesure n’est homologuée que jusqu’à
160 km/h. Comme les deux analyseurs
de modulation et les trois récepteurs de
mesure fonctionnent sans interruption et
sous contrôle d’un ordinateur durant le
trajet de mesure, ils ne sont donc pas
disponibles pour des interventions manuelles.
D’où la présence à bord du
récepteur de mesure ESVP, également
commandable en manuel, et de l’analyseur
de spectre FSA, pour pouvoir malgré
tout accéder à d’autres informations.
L’intensité du champ, à elle seule, ne
suffit pas à apprécier le signal radio
reçu ; il faut également évaluer sa qualité.
C’est là qu’intervient l’analyseur de
modulation FMAS, qui analyse le taux
de distorsion et l’excursion de fréquence
sur les trois canaux radio reçus. Les
résultats de cette analyse, affichés en
temps réel et présentés sous forme graphique,
permettent alors d’apprécier
aisément l’intelligibilité des messages
radio. Pour pouvoir expliquer ultérieurement
toute particularité d’une courbe
de fréquence en tenant compte de l’environnement,
un caméra vidéo installée
dans la locomotive filme le paysage
durant le trajet. L’image et le signal BF
démodulé sont enregistrés sur magnétoscope,
et tous les paramètres importants
pour la mesure sont incrustés dans
l’image par un calculateur vidéo. Et si
un traitement vidéo mobile devait s’imposer,
aucun problème : la voiture de
mesure est équipée non seulement de
plusieurs magnétoscopes, mais aussi
de pupitres de montage électronique.
Même l’observateur technicien traversant
la nouvelle voiture ne peut qu’être
impressionné. Tout est parfaitement installé,
aucun câble ne traîne nulle part.
Fig. 4 Profil d’intensité du champ sur la ligne
Escholzmatt/Lucerne, entre les kilomètres 10 et 40,
pour les fréquences 457,875 MHz (en rouge),
457,575 MHz (en vert) et 457,500 MHz (en bleu).
Quant à l’équipement, il ne manque tout
simplement rien qui puisse être nécessaire
un jour ou l’autre ou quelque part.
Les portes de chaque compartiment,
par exemple, comportent toutes un téléphone
sans fil et/ou un portable GSM
à portée de la main pour ne pas perdre
le contact lorsqu’on quitte la voiture (sans
oublier de passer son gilet orange !).
Tous les compartiments sont reliés entre
eux par tous types de liaisons HF, BF et
de données. Les appareils importants
existent en double et attendent dans le
grand compartiment atelier – emballés
dans des coffres en aluminium à leurs
mesures – leur mise en service éventuelle.
Et si l’un ou l’autre des innombrables
équipements radio devait nécessiter
une maintenance ou tomber en panne :
aucun problème, le banc de mesure
Rohde & Schwarz du type CMT54 est
également à bord (fig. 3). Naturellement,
la machine à espresso équipant
la cuisine de bord est aussi de haut de
gamme, et d’ailleurs...
La Suisse est un pays magnifique, et
au cours du trajet, le dilemme se pose
souvent de savoir s’il ne vaut pas mieux
admirer le paysage qui défile plutôt
que les moniteurs et leur flot impressionnant
d’informations puisque, de toute
manière, les mesures sont automatiques...
Tandis que le système de mesure
délivre des valeurs en-veux-tu-en-voilà,
l’ordinateur de bord, lui, convertit le
tout dans un format plus lisible, par
exemple en un tracé A3 couleur représentant
l’allure exacte du champ de
trois fréquences sur un tronçon bien
défini (fig. 4). Depuis fin 1995, les CFF
mesurent leur réseau de radio ferroviaire
avec ce nouveau bijou, et pas un seul
résultat n’a depuis été « perdu ». Et le
plus beau, c’est qu’en fin de parcours,
tout est fin prêt, il n’y a plus rien à faire
que de tout arrêter et de descendre.
C’est en fait dommage, nous aurions
dû regarder un peu plus par la
fenêtre...
Christian Rockrohr
Informations détaillées sur les bancs de mesure
pour radio ferroviaire : Service lecteurs 154/37
Actualités de Rohde & Schwarz
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