Etude de la propagation des ondes électromagnétiques dans les tunnels courbes de section non droite pour des applications métro et ferroviaire

par Emilie Masson

Thèse de doctorat en Microondes, optoélectronique

Sous la direction de Rodolphe Vauzelle et de Marion Berbineau.

Soutenue en 2010

à Poitiers .


  • Résumé

    Le travail de thèse porte sur la conception et le développement d'une technique de modélisation de la propagation d'ondes radioélectriques dans des tunnels non rectilignes de section non droite rencontrés en milieu ferroviaire. Les solutions développées sous forme de modules appelés "plugin" , ont été ajoutées au noyau de l'outil de modélisation de la propagation d'ondes, RaP-Sor, issu des recherches menées par le laboratoire XLIM-SIC de l'Université de Poitiers. Dans ce travail, nous avons montré que les techniques classiques mises en oeuvre afin de modéliser la propagation des ondes en tunnel rectiligne infini de section rectangulaire, ne peuvent pas être transposées au cas des tunnels courbes de section courbe. Après avoir rappelé les différentes méthodes disponibles, nous avons testé une technique de facettisation de la section courbe d'un tunnel rectiligne avec le tracé de rayons existant dans RaP-Sor, puis avec un lancer de rayons développé et implémenté au cours de la thèse. Les limites de cette technique de facettisation ont été mises en évidence. La deuxième partie du travail représente le coeur du travail de thèse. Nous avons développé une méthode qui se fonde sur une représentation analytique spécifique des surfaces courbes associée à un lancer de rayons et une optimisation originale des trajets reçus. La répartition uniforme des rayons lancés à l'émission repose sur l'utilisation de séquences quasi-aléatoires de Hammersley. Une sphère adaptative est utilisée à la réception. L'optimisation des rayons reçus est réalisée avec la technique de minimisation de Levenberg-Marquardt. Il s'agit de minimiser la distance totale des trajets afin d'approcher les trajets réels au sens de l'Optique Géométrique. L'ensemble des méthodes développées ont été testées et validées par comparaisons avec des résultats de la littérature mais aussi avec des résultats de mesures réalisées par le LEOST et ALSTOM-TIS.

  • Titre traduit

    Study of radio wave propagation in curved tunnels with non-straight section for metro and railway applications


  • Résumé

    This PhD research focuses on radio wave propagation modeling in curved tunnels with non-straight section for railway transportation. The solutions are developed in the form of a "plugin" added to the core of an existing tool developed for wave propagation, RaP-Sor, coming from researches of the XLIM-SIC laboratory of the University of Poitiers. In this work, we showed that classical techniques of radio wave propagation modeling in straight tunnels can not be transposed to the curved tunnels. We first tested a tesselation technique of the curved cross-section of straight tunnels. It is combined with Ray Tracing of the RaP-Sor tool and with Ray Launching, developed during thesis. Limits of this technique are given. Second part of the work represents the core of the thesis work. We developed a method based on Ray Launching combined with an analytical representation of curved surfaces and an optimization of received paths. Uniform distribution of rays at transmission is performed using quasi-random sequences of Hammersley. An adaptative sphere is used at reception. Optimization of received rays is based on well-known Levenberg-Marquardt algorithm. The aim is to minimize the total distance of paths in order to get lose to real paths in geometrical optics meaning. All the developed methods were tested and evaluated with literature results and measurement results performed by LEOST and ALSTOM-TIS.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (X-155 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 86 réf.

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