Automatisation dans les grandes lignes ferroviaires

10/05/2013
Auteurs :
OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2012-3:4241
DOI : http://dx.doi.org/10.23723/1301:2012-3/4241You do not have permission to access embedded form.

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Automatisation   dans les grandes lignes ferroviaires

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REE N°3/2012 ◗ 27 L'Automatisation des transports publics Patrice Noury ALSTOM Transport Introduction L’exploitation des systèmes ferroviaires a la répu- tation d’être complexe et difficile à appréhender. Ces systèmes doivent répondre à deux exigences contra- dictoires  : transporter des passagers ou des biens dans les meilleures conditions de sécurité possibles et optimiser le trafic dans le respect des horaires. Ils ont été construits dans le temps, par paliers successifs, en fonction de la technologie disponible, de l’augmenta- tion des vitesses et des leçons tirées des catastrophes qui ont marqué la vie du rail. Ceci explique en particu- lier pourquoi des systèmes qui avaient été conçus sur des bases communes au 19ème siècle, ont progressive- ment divergé en fonction des pays et de l’histoire. Un facteur structurant pour les systèmes ferro- viaires, réside dans le fait que la distance de freinage est généralement supérieure au champ de vision du conducteur. Cela signifie que si le conducteur aperçoit un obstacle, c’est trop tard, il ne pourra pas l’éviter. Par ailleurs, la taille du réseau (30 000 km en France) impose à tout changement d’être planifié sur le long terme et donc durable. Concepts de base Quelques données de base sont nécessaires pour comprendre le mode opératoire du trafic ferroviaire : • Train : un train a une mission spécifique à assurer. Il est caractérisé par sa distance de freinage dans le plus mauvais cas ; • Sillon : c’est l’intervalle de temps alloué au train pour circuler sur une section de voie. Si le train excède ce temps il va retarder le train suivant ; • Table horaire : cette table spécifie les horaires de départ et d’arrivée des trains ainsi que les points de passage intermédiaire (figure 1). Cette table horaire est calculée en fonction de la capacité du réseau, de la demande de circulation et des contraintes de connexions. Elle sert de «  contrat  » entre l’opéra- teur d’infrastructure (IM) et les opérateurs de train (TOCs). La performance d’exploitation est mesurée par le nombre de minutes de retard cumulées par unité de temps. Si ce retard excède certaines limites, le gestionnaire d’infrastructure peut être pénalisé. • Trafic : Les solutions pour gérer le trafic peuvent être très différentes suivant le trafic envisagé. On distingue généralement deux types principaux : les lignes à fort trafic passagers supportant jusqu’à 30 trains par heure qui sont dans la classe « grandes lignes » et les lignes à faible trafic passagers ou destinées à transporter du fret qui relèvent de la classe « régional, fret ». • Sécurité : Le transport ferroviaire doit être sûr ; la conséquence en est une très grande exigence sur la qualité des systèmes. Leur niveau de sécurité (ca- ractérisé par leur SIL  : Safety Integrity Level) s’ex- prime par le taux de défauts du système pouvant potentiellement conduire à une situation dange- reuse (taux normalisé par le CENELEC). L’exigence pour les trains de voyageurs est le niveau 4 qui cor- respond à une probabilité de défaillance potentielle- ment dangereuse inférieure à et 10-9 par heure de service. Pour un service de marchandises, ce niveau de sécurité peut être réduit. Automatisation dans les grandes lignes ferroviaires Automation has been introduced in railway systems long ago and in bursts following regulations evolutions at country level. It has been designed based on available technology and today four classes of sub-systems can be delineated. First, the “inter- locking” which addresses the train routes in order to protect the circulation of the train. Second, the “Automatic train control” aiming to stop the train before reaching a dangerous point. Third, the “traffic management” aiming to organize the traffic and to ensure that trains are on-time. More recently the “automatic Train Operation” has been added to help the driver or to allow driverless operation. Even if there are still differences, Europe has decided to harmonise the circulation of trains across Europe thanks to the ERTMS project which is now mature enough to allow industrial deployment over country networks. abstract 28 ◗ REE N°3/2012 L'Automatisation des transports publics Structure de la gestion du trafic La gestion du trafic s’est construite avec l’expérience plutôt que suivant une approche essentiellement logique. Elle s’ap- puie sur le concept d’itinéraire. Un itinéraire est constitué par le positionnement d’une série d’aiguilles pour amener le train à un point donné ; par exemple, amener un train annoncé à une gare jusqu’à son point d’arrêt à quai, ou le faire partir du quai et l’amener sur la voie principale. Par contre, ce n’est pas parce que l’itinéraire est établi (tracé  en langage ferroviaire) que le train va partir. Il devra attendre l’heure de départ défini par la table horaire, et l’ouverture du signal qui confirme que les conditions de sécurité sont remplies. Si les itinéraires ne sont pas tracés et sécurisés, les feux sont au rouge et le train doit s’arrêter devant le signal. Pour éviter le franchissement intempestif des feux, des disposi- tifs mécaniques puis électriques d’arrêt automatique du train (ATP, Automatic Train Protection) ont été développés, en dé- clenchant son freinage d’urgence en cas de franchissement, ou lorsque la vitesse d’approche est excessive. Les distances d’arrêt des trains sont longues et il faut com- mencer à freiner le train avant de voir un signal au rouge. Un signal d’avertissement a été ajouté qui, lorsqu’il est au jaune, indique que le feu suivant est rouge et que le conducteur doit initier le freinage de façon à pouvoir s’arrêter à ce feu rouge. Ce dispositif simple est pénalisant en terme de densité de trafic car il doit prendre en compte le train qui a la distance de freinage la plus longue. Les systèmes de contrôle de train dits « à distance but » permettent aujourd’hui d’améliorer la situation en calculant un point de déclenchement du freinage propre à chaque train. La circulation des trains est réglée par une table horaire qui impose des heures de passage des trains aux points de contrôle spécifiés. Le système de gestion du trafic va su- perviser l’exécution de la table horaire par les trains et aider l’opérateur à résoudre les retards des trains, en lui fournissant des outils d’analyse du trafic, de détection des situations de blocage et de proposition de solution. Enfin, la question se pose du rôle du conducteur de train vis-à-vis du respect des horaires, c’est la gestion de traction. Une nouvelle fonction apparaît dans le domaine des grandes lignes et du fret pour automatiser la conduite du train (ATO, Automatic Train Operation). C’est l’ATO qui va assurer la ré- gulation horaire, assurer que le train respecte son sillon et éventuellement contribuer à la gestion de la consommation d’énergie. Les enclenchements L’objectif principal des enclenchements est de s’assurer qu’un itinéraire n’est accordé qu’à un seul train à tout instant. Le rôle des enclenchements (figure 2) a évolué au cours du temps. A l’origine leur rôle consistait à verrouiller le sens de parcours, le mouvement des aiguilles au passage du train, à assurer sa protection latérale vis-à-vis des voies convergen- tes. Pour assurer ce rôle, les enclenchements ont besoin de connaître la position de chaque train pour le protéger pen- dant son passage sur l’itinéraire tracé. Une difficulté est survenue avec l’augmentation très im- portante du nombre d’équations logiques à poser pour décri- re des gares de plus en plus grandes et des lignes complexes. Une manière plus efficace a été de définir les itinéraires utiles et de les utiliser comme modèle de l’automatisme. La mis- sion des enclenchements est alors d’établir, à la demande du dispatcheur, un itinéraire pour un train donné. Pour ce faire, l’enclenchement s’assure qu’il n’est pas déjà réservé (et verrouillé) pour un autre train, en vérifiant qu’aucun autre iti- néraire utilisant des mêmes éléments de voie n’est établi ou Figure 1 : Table horaire. Figure 2 : Poste d’enclenchement électromécanique. REE N°3/2012 ◗ 29 Automatisation dans les grandes lignes ferroviaires occupé. Si tous les éléments sont libres, alors l’itinéraire est tracé, verrouillé et le train est autorisé à circuler. Les feux de l’itinéraire sont au vert et tout autre accès est protégé par un feu rouge. Lorsque le train arrive en fin d’itinéraire, le dispat- cheur doit établir l’itinéraire suivant pour que le train continue sa mission. Lorsque le train a quitté l’itinéraire précédent ce- lui-ci est déverrouillé et les éléments mis à disposition pour établir d’autres itinéraires. Deux techniques sont utilisées pour spécifier ces enclen- chements : • Les « control tables ». A partir d’un plan de voies tel que celui de la figure 3, on recherche tous les cheminements possibles pour aller jusqu’à la gare ou en partir. Ceux qui correspondent à des cheminements utiles à l’exploitation sont retenus (itinéraires) et enregistrés dans la control table. Les enclenchements ont alors en mémoire ces itinéraires et leur mission est d’en assurer la sécurité. Chaque ligne de la table indique les éléments de voies (portion de voie ou canton, aiguillage, signaux…) nécessaires à sa constitution, ainsi que ceux qui doivent rester libres pour assurer la pro- tection de l’itinéraire. Ceci permet ensuite de déterminer les itinéraires incompatibles entre eux et de créer des tables de verrouillage entre itinéraires. • Les «  graphes séquentiels  ». Dans cette approche, les itinéraires sont définis par des graphes qui définissent la suite des éléments parcourus par le train lors de l’utilisa- tion de l’itinéraire. Lors de l’établissement de l’itinéraire, le graphe permet d’établir progressivement le cheminement du train en s’assurant que l’élément de voie est bien dispo- nible (c’est-à-dire non occupé ou non verrouillé). Ces gra- phes peuvent, à l’instar des programmes d’automatisation industrielle, être soit compilés en booléen, soit interprétés directement. Pour ce dernier cas, le simple grafcet ne suffit pas car plusieurs itinéraires peuvent être validés simultanément dans la mesure où ils sont compatibles. Un itinéraire est une entité insécable réservée au passage d’un seul train. Contrôle et protection de train • Systèmes classiques de contrôle et de protection Si tous les réseaux ferroviaires sont équipés d’enclenche- ments, tous ne sont pas équipés de systèmes de protection et contrôle de train. Ces derniers systèmes veillent à main- tenir les trains à une vitesse et à une distance suffisante par rapport à l’arrière du train précédent et s’arrêter correctement en fin d’itinéraire. Différents types ont été développés pour des objectifs de plus en plus ambitieux : • Vigilance : s’assurer que le conducteur a vu le feu rouge • Train stop : on sanctionne les SPADs (passage d’un train à un feu rouge protégeant un danger) • Protection avec surveillance de vitesse : on sanctionne et on met une marge de réserve • Protection avec courbe de freinage  : on vérifie qu’à tout instant le train ne va ni trop vite, ni trop loin • Enfin : la signalisation en cabine pour s’affranchir de mau- vaise conditions de visibilité et l’enrichir d’informations per- mettant une meilleure conduite du train Ces systèmes sont constitués d’un module de communica- tion sol-train et d’un module de supervision à bord du train. Module de communication sol-train • Ponctuel, l’information d’aspect du feu est fournie de façon ponctuelle au niveau de ce feu (exemples : systèmes KVB pour le réseau français Grandes Lignes, PZB pour le réseau allemand) ; Figure 3 : Gare de Doncaster UK. 30 ◗ REE N°3/2012 L'Automatisation des transports publics • Continu, l’information est fournie de façon continue au train (exemples : systèmes TVM pour le réseau français des LGV, LZB pour le réseau allemand). Module de supervision train • Ponctuel, le module de calcul bord utilise l’information trans- mise pour une action ponctuelle (vigilance, train stop) ; • Continu, le module effectue de façon continue une sur- veillance même s’il ne reçoit que des informations ponctuel- les, pour effectuer une surveillance de vitesse, ou calculer une courbe de freinage. Dans ce dernier cas, le train reçoit une information de « distance but » pour un arrêt total. • Paliers de vitesse, le module de calcul reçoit des instruc- tions de vitesse successives destinées à réduire la vitesse du train pour l’amener à s’arrêter à un point donné. Par exemple, le système KVB français est à transmission ponctuelle, et supervision continue à « distance but ». Les TVM (270/300) déployées sur les premières lignes TGV fran- çaises sont à transmission continue, supervision continue, mais par palier de vitesse (sans tenir compte des capacités de freinage du train). • L’initiative européenne Chaque pays a, dans le passé, développé son propre système sans concertation avec les pays voisins. Trente sys- tèmes sont à présent en service en Europe et tous ces sys- tèmes sont incompatibles. La conséquence est que les trains transeuropéens doivent être dotés d’équipements leur per- mettant de traverser chaque pays concerné. En outre, il peut exister plusieurs systèmes dans un pays donné, un pour les lignes classiques et un pour les lignes grande vitesse. C’est à partir de ce constat que l’Europe a décidé de dé- velopper un système commun qui serait à la fois plus per- formant et capable d’autoriser une circulation transfrontière sans barrières : l’ERTMS (European Rail Traffic Management System). La Commission européenne a lancé les études d’un tel système dès 1989. Après quelques lignes pilotes chargées de valider le concept, les premiers déploiements sont inter- venus en 2005 avec la mise en service de la ligne Rome – Naples (version 2.2.2). En 2005 également, la Commission a créé l’ERA (European Railway Agency), avec comme mis- sion de gérer la norme et d’appliquer la directive européenne sur l’utilisation de la solution commune (TSI, Technical Spe- cifications for Interoperability). En 2006, l’ERA en a publié une nouvelle version tenant compte du retour des premiers déploiements (version 2.3.0d) et promettant la publication d’une évolution de la norme en 2012 (version 3.0.0). Cette version permettra aussi de garantir l’interopérabilité avec la version précédente. • Le concept d’ERTMS Les systèmes classiques les plus performants (TVM, LZB) sont très limités en quantité d’informations envoyées au train de fait des technologies utilisées. ERTMS a spécifié des moyens de communication plus puissants : balises ca- pables de transmettre 1 kbits ; GSM-R capable de 9.6 kbit/s par canal en mode circuit (le mode paquet n’est pas encore autorisé pour les transmissions de sécurité). Pour assurer l’interopérabilité, un langage universel a été défini pour co- der les informations nécessaires à la circulation des trains, il s’appuie sur les concepts de variables, paquets et messages. 175 variables ont été ainsi définies pour coder les informa- tions d’accélération, de distance, de gradient, de distance, d’identité, etc. Le « bord », calculateur de sécurité, ou EVC (European Vital Computer) implémente toutes les fonctions de supervision de la vitesse et de son contrôle et, également, des fonctions d’information du conducteur relatives à la voie et aux restric- tions d’utilisation. Le « sol » élabore les instructions d’opéra- tion compte tenu du trafic des autres trains, des instructions des enclenchements et des commandes du système de su- pervision. L’interopérabilité, c’est-à-dire la capacité d’un train de circuler sur des lignes de différents pays, impose que le bord soit l’élément le plus complet. Donc, même si le sol ne peut pas fournir toutes les fonctions prévues par la norme, le bord pourra quand même utiliser les informations fournies, afin de gérer la vitesse du train et son arrêt éventuel. Comme la transition entre les systèmes existants vers l’ERTMS sera longue, a été défini le concept de STM (Spe- cific Transmission Module) qui permet d’utiliser l’infrastruc- ture existante et de traduire ses informations en informations ERTMS compréhensibles par l’EVC. Le système ERTMS est donc formé des modules suivants : • Le « bord » ou EVC, en charge de la gestion des modes de marche, des fonctions de protection train, d’informations en cabine, du calcul dynamique du profil de vitesse, de la sélection du mode supervision, des fonctions d’interven- tion avec le système de freinage train, de la gestion des caractéristiques trains ; • Le « sol », en charge de traduire les informations de signali- sation en format ERTMS, de générer l’autorisation de mou- vement (MA), de décrire la voie, de collecter la position du train. Ce système comprend les balises de transmission et leurs codeurs, le radio block centre (RBC) ; • Le système GSM-R, voix et données ; • La gestion des clefs de chiffrement, la communication GSM-R étant protégée par chiffrement des données ; • La gestion des identificateurs des différents éléments du système dans un environnement ouvert ; REE N°3/2012 ◗ 31 Automatisation dans les grandes lignes ferroviaires • L’interface conducteur ERTMS et GSM-R en cabine (DMI, Driver Machine Interface). La présentation des informations est définie de façon univoque dans la norme ERTMS ainsi que l’ergonomie des commandes (figure 4) ; • L’interface vers l’enregistreur juridique. Cet enregistreur doit collecter tous les échanges entre les différentes parties et être auditable par les autorités compétentes. L’ensemble de ces modules permet de construire trois configurations de la solution ERTMS : • L’ERTMS Level 1 (figure 5) est le premier niveau qui permet de construire une solution compatible ERTMS au-dessus d’une solution existante. Il met en œuvre un équipement bord (EVC) avec son interface DMI et son enregistreur ju- ridique, des balises fixes au niveau sol, des balises dites « commutables » qui transmettent les informations variables, collectées par les codeurs auprès des enclenchements ; • L’ERTMS level 2 (figure 6), qui est en général utilisé pour des lignes neuves ou complètement rénovées. Ce second niveau met en œuvre un équipement bord EVC avec son DMI et son enregistreur juridique, des balises fixes qui ser- vent au bord à se relocaliser, un ou plusieurs Radio Block Controller (RBC), une liaison GSM-R avec le mécanisme de chiffrement, un enregistreur juridique et une liaison avec les enclenchements ; Le level 2 se distingue du level 1 essentiellement par le fait qu’il n’y a plus de signalisation latérale nécessaire (toutes les informations sont renvoyées en cabine) et que le train est en liaison permanente avec le sol via une transmission sure (SIL 4). Le concept de bloc automatique est devenu virtuel et géré par le RBC. • L’ERTMS level 3, qui n ‘est pas encore mis en œuvre in- dustriellement. Il généralise le niveau 2 en permettant de Figure 4 : Interface opérateur ERTMS. Figure 5 : Principes de l’ERTMS Level 1. 32 ◗ REE N°3/2012 L'Automatisation des transports publics réduire la distance entre les trains à celle nécessaire pour permettre au train de freiner en toute sécurité et en élimi- nant les équipements à la voie. Certains pays ont fait le choix d’ERTMS pour leurs réseaux à grande vitesse, comme l’Italie et l’Espagne, la Belgique, les Pays-Bas et le Danemark pour rénover tout son réseau en un seul projet. D’autre pays sont plus timides, comme la France, et n’envisagent ERTMS que pour équiper les corridors de fret européen. Seule la Suisse a choisi d’implémenter ERTMS level 2 pour améliorer la capacité de sa ligne la plus chargée et faire circuler des trains à 200 km/h toutes les 2 mn. Les responsables indi- quent avoir gagné 10 % de capacité et ne pas avoir plus 20 s de retard par train et par semaine dû au système ERTMS. Si l’ERTMS level 1 ne permet généralement pas d’augmen- ter la capacité de la ligne, il apporte une amélioration de la sécurité en remplaçant un système classique dont le niveau de sécurité répond à des exigences antérieures à la normali- sation européenne, par un système démontré conforme aux exigences de sécurité normalisées. Pour bénéficier des améliorations opérationnelles, le ni- veau 2 et son RBC peuvent utiliser un modèle de la voie qui utilise des cantons dont la longueur est optimisée en fonction des pentes et de la vitesse maximale des trains. On peut ainsi assurer un intervalle de temps constant entre deux trains même à l’approche de gare et éviter l’entassement des trains dans les zones à vitesse réduite. Le fait de pouvoir modéliser la ligne dans le RBC permet également de fournir au train une longueur d’autorisation de mouvement calculée en temps réel au lieu d’une distance fixe et d’éviter des ralentissements inutiles lors du renouvel- lement de ces autorisations. Automatisation de l’exploitation du train Tous les systèmes décrits précédemment ont trait à la sé- curité du train. Ce sont des systèmes de sécurité qui doivent être conformes à la norme européenne. Il y a lieu en parallèle d’aider l’opérateur à maximiser les performances des trains à l’intérieur des contraintes de sécurité. Deux exemples : • En cas d’arrêt programmé, le conducteur doit ralentir son train progressivement pour rester dans le domaine de conduite autorisé. S’il en sortait, le système appliquerait le freinage d’urgence et arrêterait le train avant que l’opérateur n’ait la possibilité de redémarrer. L’opérateur va donc ajouter une marge pour éviter tout arrêt intempestif. Un système de régulation peut améliorer la situation en maintenant le train juste dans son domaine et donc freiner le plus tard possible. • Un autre exemple a trait à la gestion des trains dans le tun- nel sous la Tamise à Londres. Le trafic prévu est très dense et à la limite physique de la signalisation avec plus de 35 trains par heure. L’automatisation apportera une uniformisa- tion du comportement des trains et rendra l’opération plus prédictible pour le système de gestion du trafic. L’automatisation des opérations repose sur la collabora- tion entre le centre de gestion du trafic et un équipement de régulation embarqué. Le centre de gestion du trafic calcule par simulation le meilleur trajet pour le train donné et lui fixe des horaires de passage aux différents points de contrôle. Cette mission est transmise au train en début de mission, et le calculateur bord va déterminer ses profils de vitesses pour assurer les passages aux points de contrôle et calculer ses écarts. Les variables d’ajustement sont limitées : • Temps d’arrêt en gare ; Figure 6 : Principes de l’ERTMS Level 2. REE N°3/2012 ◗ 33 Automatisation dans les grandes lignes ferroviaires • Accélération, freinage ; • Vitesse en ligne. Ce dernier paramètre est unidirectionnel sachant qu’on ne peut que réduire cette vitesse. En fait, un retard ne peut se rattraper qu’à la marge, en réduisant le temps d’arrêt et en sacrifiant l’économie d’énergie de traction. Le centre de gestion de trafic peut à tout moment recal- culer les horaires des trains suite à un incident pour restaurer le service des trains. Dans ce cas, il renvoie à tous les trains leur nouvelle mission à exécuter, soit immédiatement, soit à partir d’un point spécifique du réseau. Un objectif plus pros- pectif consisterait donc, en particulier pour les trains équipés de système de freinage régénératif, à superposer aux tables horaires individuelles un delta permettant de coordonner les accélérations et freinages des différents trains. Ce concept d’ATO est assez commun en ferroviaire urbain mais très peu utilisé en ferroviaire interurbain. Une nouvel- le tendance se fait jour pour ajouter à un système de type ERTMS level 2 une automatisation des opérations. Aujourd’hui Network Rail l’étudie pour son réseau ThamesLink (traversée Nord-Sud de Londres). Banedanmark l’étudie également pour ses lignes à forte densité dans le cadre de son projet de refon- te complète de la signalisation de son réseau grandes lignes. Dans un tout autre contexte, le même concept est aussi en train d’émerger. Rio Tinto a lancé un projet d’automatisa- tion intégral de ses mines en Australie. Ce projet concerne un réseau ferroviaire de 1 500 km sur lequel circulent des trains de plus de 1 800 m à un rythme de 15 trains par heure. Un système complètement nouveau y a été conçu qui va toutefois s’appuyer sur des briques existantes. Pilotage et gestion du trafic Tous les systèmes, que ce soit les enclenchements, les ATC ou les ATO, ne peuvent fonctionner et opérer les trains que s’ils reçoivent du centre de gestion du trafic les instruc- tions nécessaires. Ce centre de gestion du trafic intervient à plusieurs niveaux : • Préparation du trafic pour planifier la circulation et donner aux différents opérateurs train la possibilité de formaliser leurs offres de services ; • Préparation du trafic pour le lendemain en tenant compte de l’état réel de l’infrastructure, de la demande de trains non planifiés (trains de fret par exemple) ; • Exécution du trafic suivant la table horaire du jour, création des itinéraires automatiquement en fonction de l’avance- ment des trains ; • Réaction en cas d’incident, soit d’infrastructure, soit de train, en planifiant à nouveau les circulations respectant les contraintes issues des opérateurs trains et en minimisant les retards ; Figure 7 : Plan de voie pour suivi des trains. 34 ◗ REE N°3/2012 L'Automatisation des transports publics • Enregistrement de l’exploitation, soit à des fins de mainte- nance, soit de rapport permettant de facturer l’utilisation de la ligne par un opérateur train. Ce système doit également être capable d’enregistrer les évènements avec précision pour qu’en cas de problème, il soit possible de connaître la cause et le responsable de l’incident. A titre d’exemple, le système de gestion du nœud fer- roviaire de Bologne permet de gérer 1 200 trains par jour, au lieu de 900 antérieurement, et ce entièrement en mode automatique. Pour assurer ces fonctions, le centre de gestion de trafic dispose d’un certain nombre d’outils spécifiques : • Graphe espace-temps (TDG) : ce type de représentation permet de visualiser l’utilisation par les trains des intervalles entre trains et des dérives d’exploitations (figure 8) ; • Actualisation de l’heure d’arrivée, à partir du graphe d’es- pace-temps utilisé comme modèle ; • Détection de conflits  : à partir de la ré-estimation des heures d’arrivée, le système vérifie si chaque ressource né- cessaire est disponible ou bien si plusieurs trains deman- Figure 8 : Graphe espace-temps pour suivi des sillons. Figure 9 : Graphe combiné de l’entrée de la gare de Bologne. REE N°3/2012 ◗ 35 Automatisation dans les grandes lignes ferroviaires dent simultanément la même ressource. Cette vérification doit utiliser un modèle assez précis de façon à détecter de vrais conflits et non pas des conflits apparents liés à l’erreur d’estimation de l’horaire. • Création/destruction automatique d’itinéraires basée sur la position du train et sur sa table horaire de façon à gé- rer le train de bout en bout de sa mission sans intervention du dispatcheur ; • Aide à la décision sur la base de reconnaissance de situa- tions caractérisées par des successions d’évènements ; • Fonctions d’affichage combinées sur une même vue : un plan de voie et un graphe espace-temps correspondant à une commande interactive sur le graphe. Un point clé d’un système de gestion du trafic est de per- mettre une réaction rapide en cas d’incident. Network rail justifie son programme de construction de centres régionaux par la réduction du temps de réponse à un incident de vingt minutes à moins de cinq. Ce gain permet de densifier le trafic en réduisant les marges sur les sillons. Ainsi un système de signalisation conçu pour 20 trains à l’heure n’était exploité qu’à 10 trains par heure. L’utilisation de centre de gestion du trafic permettra de densifier ce trafic vers 14/15 trains à l’heu- re. Pour aller plus loin, il faut repenser la signalisation vers une solution tout ERTMS level 2 avec des cantons optimisés. L’objectif de 30 trains à l’heure est alors réaliste comme l’ont montré les Suisses de SBB sur la ligne Berne Zurich. Maturité et déploiement des solutions L’automatisation dans le ferroviaire s’est principalement focalisée sur le thème de la sécurité de la circulation des trains. Cela a donné naissance à une première génération de systèmes à portée nationale puis à la génération actuelle de portée européenne. L’ERTMS est maintenant validé et les produits qui le sous- tendent sont industriels et permettent des déploiements nationaux. Les pays se sont positionnés par rapport à cette normalisation en planifiant : • Une rénovation complète de leur réseau sur une période de temps donnée, ce qui est le cas du Danemark ; • Une migration progressive sur 20 ans qui maintient le sys- tème national et introduit de façon limitée ERTMS, ce qui est le cas de la France et de l’Allemagne ; • Une implémentation strictement limitée à la directive euro- péenne c’est-à-dire sur les nouvelles lignes. Malheureusement les approches qui maintiennent les deux systèmes sur une même ligne ne permettent pas de bénéficier des améliorations de trafic et sont peu viables éco- nomiquement. Il reste cependant que les règles de signalisation ne sont pas harmonisées entre les différents pays. Le projet INESS poursuit cette ambition, mais les progrès sont lents car certai- nes règles sont totalement incompatibles et il n’existe pas de noyau commun de règles. Les enclenchements resteront en- core spécifiques à chaque pays, même si on peut distinguer des groupes de règles presque homogènes (Britanniques, Germaniques, Françaises, Russes). Plus récemment, il s’est avéré nécessaire d’augmenter le trafic sur le réseau existant sans construire de nouvelles li- gnes. Il est devenu impératif de mieux organiser le trafic avec la libéralisation du rail et de se doter de moyens de réaction rapides pour éviter une détérioration de la qualité de service. Les pays se dotent progressivement de centres de contrôle de portée régionale coordonnés par un centre national. Plu- sieurs pays se sont engagés dans cette voie dont l’Allemagne, l’Autriche, la Suisse, l’Italie. D’autres l’envisagent à plus ou moins long terme comme la Grande Bretagne et la France. Enfin se pose la question de l’automatisation de la condui- te du train pour assurer une uniformité d’exploitation, une meilleure régulation horaire et une meilleure gestion de l’énergie. L’industrie en est au stade des réflexions et les premières applications verront bientôt le jour notamment en Grande- Bretagne avec ThamesLink et peut-être au Dane- mark pour profiter pleinement de la rénovation de leur sys- tème de signalisation. Patrice Noury est ingénieur ENSAM et Laboratoire d’automati- que de Grenoble. Il est membre de l’IRSE (Institute of Railway Signalling Engineers). Il a développé sa carrière en tant qu’ingé- nieur système en automatisation des procédés industriels succes- sivement en raffinage, oil & gas, production et utilisation d’énergie électrique, avant de rejoindre le domaine du transport ferroviaire. Il a couvert les différents domaines du développement de ces systèmes depuis l’aval (la mise en œuvre sur site) jusqu’à l’amont (la R&D). Il est actuellement en charge de la stratégie Produits d’ALSTOM Transport TIS et de leur benchmarking concurrentiel. l'auteur