Chemins de Fer du Kaeserberg - New Control System
En bref
3. Systèmes embarqués et interactifs
Entreprise
Fondation des chemins de fer du Kaeserberg
Jacques Supcik
Répertoire des compétences
juin 2022 - janvier 2024
Développement d’un nouveau système de contrôle pour le réseau de trains miniatures des Chemins de Fer du Kaeserberg.
Situation actuelle
Les Chemins de Fer du Kaeserberg (CFK) sont un musée qui abrite une imposante maquette de trains miniatures. Les éléments de cette maquette (tension sur les rails, position des aiguillages, signaux lumineux…) sont contrôlés par des cartes électroniques. Ces dernières sont pilotées par des ordinateurs de type PC équipés d’une carte d’extension de type ISA. Le logiciel qui tourne sur ces ordinateurs est écrit en langage assembleur et nécessite le système d’exploitation MS-DOS.
Les ordinateurs, avec le programme de contrôle, sont des éléments indispensables au fonctionnement de la maquette et le problème avec le type d’ordinateur utilisé (avec un bus ISA) est qu'on ne fabrique plus ce genre de PC. En cas de défectuosité, il sera donc très difficile de le remplacer. Concernant le logiciel, son concepteur est le seul à bien le connaître et à le maîtriser. Il a déjà bien dépassé l’âge de la retraite et il n’a pas trouvé de repreneur. Il ne sera donc bientôt plus possible de corriger les éventuelles erreurs ou de modifier le système actuel.
Objectifs du projet
La Haute école d'ingénierie et d'architecture de Fribourg a été mandatée pour concevoir, développer et réaliser un nouveau système de contrôle moderne, performant et fiable. Ce dernier doit permettre aux Chemins de Fer du Kaeserberg d’opérer son réseau de trains miniatures pour, au moins, les vingt prochaines années. Le nouveau système doit aussi s’intégrer parfaitement dans la configuration actuelle des cartes électroniques. En effet, il n'est pas envisageable de recâbler cette partie électronique pour des raisons de temps, de coûts et d’exploitation.
Solution proposée
Le nouveau système de contrôle met en œuvre des microcontrôleurs performants programmés selon les bonnes pratiques actuelles en matière de robustesse et de maintenabilité. Le musée n’a jamais dû fermer à cause d’un problème technique et ça doit continuer ainsi. Pour être intégré dans le système de commande actuel, l’institut iSIS a développé une nouvelle carte électronique (PCB) qui supporte le microcontrôleur et qui remplace l’ancienne carte interface.
Les microcontrôleurs qui remplacent les ordinateurs actuels et qui font office d’interfaces pour l’électronique de la maquette sont orchestrés par un serveur centralisé. Celui-ci calcule en temps réel les itinéraires des trains ainsi que l’état des éléments de la maquette. Les données sont ensuite transmises aux microcontrôleurs via un réseau sans fil sécurisé. Ces derniers ont pour tâche de transformer les informations reçues par le serveur en signaux électriques. Cette architecture présente l'avantage d'être modulaire et de répartir la complexité du contrôle de la maquette entre les différentes interfaces.
Grâce à ce nouveau système de contrôle, le musée des Chemins de Fer du Kaeserberg peut assurer la fiabilité de son réseau et envisager de nouvelles fonctionnalités qui renforceront l’expérience des visiteurs.