Communication based train control

Système de gestion des circulations ferroviaires

Le système communication based train control (CBTC)[1], ce qui signifie gestion des trains basée sur la communication, est un système de contrôle automatique du trafic ferroviaire (train ou métro) qui se base sur la communication continue entre le train et des ordinateurs chargés de piloter le trafic.

L'AirTrain (en) de l'aéroport international de San Francisco est le premier système de transport utilisant le système CBTC avec transmission radio.

DescriptionModifier

Le système CBTC permet l'exploitation d'un système de transport en se basant sur la communication continue des trains avec un ordinateur chargé de la gestion du trafic.

Le système CBTC est décrit par une norme internationale IEEE 1474, définie en 1999. D'après cette norme, les principales caractéristiques d'un CBTC sont :

  • une localisation des trains indépendante des circuits de voie ;
  • une transmission bi-directionnelle haut débit entre les équipements au sol et les trains ;
  • un système constitué par des ordinateurs situés à la fois au sol et dans les trains.

Un ordinateur central gère les convois circulant sur des lignes situées dans sa zone d'action afin d'obtenir une fluidification du trafic et une réduction de l'intervalle de temps entre deux trains aux heures de pointe.

L'ordinateur central échange différentes informations avec un ordinateur situé à bord de chaque train à l'aide du réseau de communication.

Chaque train calcule en temps réel et communique son statut par radio aux équipements du réseau disposés le long des voies. Ce statut comprend, parmi d'autres informations, sa position exacte, sa vitesse, sa direction et sa distance de freinage minimale.

Les systèmes CBTC de dernière génération sont basés sur le concept de canton mobile déformable, évolution technologique du cantonnement. Ces cantons sont constitués de la zone occupée par le train, incluant une marge de sécurité à l'avant et à l'arrière, et de la distance d'arrêt calculée à tout moment. Ils permettent de diminuer la distance de sécurité entre deux trains consécutifs.

Grace aux systèmes CBTC, la position de chaque train et sa dynamique sont connues de manière plus précise que par les anciens systèmes de signalisation.

Le CBTC permet ainsi, de resserrer l’intervalle entre les rames, en le limitant à moins de 90 secondes, et par conséquent d’augmenter la capacité d’une ligne, et donc de retarder la mise en œuvre de travaux d’infrastructures beaucoup plus lourds à engager. On cherche continuellement à réduire ce temps, par exemple, Alstom optimise les cadences des nouveaux métros de Lille, avec un train toutes les minutes[2].

Les systèmes CBTC doivent conserver une haute disponibilité grâce à une architecture ne comprenant pas de point de défaillance unique.

Par sécurité, une deuxième technologie de signalisation peut être prévue pour assurer un niveau de service minimal en cas de perte partielle ou totale du système CBTC.

Les CBTC peuvent être employés pour automatiser un système existant ou bien lors de la construction d'un nouveau système de transport[3].

Technologies de communicationModifier

Plusieurs technologies sont possibles pour réaliser les échanges haut débit entre les équipements au sol et les trains. La transmission peut se faire soit :

Une des évolutions possibles consiste à développer une technologie de réseau haut débit de radiocommunication multiservice 4G LTE permettant l'exploitation de la signalisation embarquée des métros. Ce système prend en charge les messages vocaux et vidéo essentiels[4].

La technologie 4G LTE bénéficie d'un certain nombre d'avantages par rapport à d'autres options, tels que la large bande passante de données, la mobilité à grande vitesse, la garantie de la qualité de service pour plusieurs services et une performance anti-interférences exceptionnelle[4].

Exemples de déploiementModifier

En 1991, la ligne D du métro de Lyon a été la première ligne de métro automatique sans conducteur dans le monde, dont l'espacement des trains a été assuré par des cantons mobiles déformables ; le système est celui de Siemens Transportation Systems[5].

En 2003, Bombardier a déployé le premier système CBTC sur une base radio à l'aéroport de San Francisco. La même année, Alstom introduit sa technologie sur une base radio à Singapour (North East Line).

Les systèmes de contrôle commande des trains du métro de Paris (OURAGAN et OCTYS) et les CBTC en cours de déploiement dans le métro de Paris sur les lignes à conduite manuelle sont des exemples.

En 2005, pour la ligne 1 du métro de Paris, un contrat de 30,8 millions d'euros est signé avec Siemens Transportation Systems, qui a déjà réalisé l'automatisation de la ligne 14. Courant 2013, la ligne 1 est intégralement automatisée[6].

Le système d'automatisation de l'exploitation des trains (SAET) est le CBTC utilisé par les lignes automatiques 1 et 14 du métro de Paris.

En 2014,Thales a été sélectionnée par la compagnie japonaise des chemins de fer, East Japan Railway Company, pour mettre en œuvre un système de signalisation pour des lignes de trains régionaux de Tokyo. C’est la première fois qu’une société étrangère pénètre ce marché très fermé au Japon[7].

En 2015, Huawei et Alstom ont finalisé un projet pilote CBTC à Valenciennes des applications de données à large bande comme les systèmes d’information passagers et la diffusion continue en direct d’images en TVCF[8].

En 2015, Thales obtient, pour le métro de Londres, un contrat de remise à neuf des systèmes de signalisation et de contrôle afin d’augmenter la fréquence des trains. L’objectif est d’accroître d’un tiers la capacité de transport de l’ensemble des lignes[9].

En 2016, Huawei et Siemens ont annoncé la validation d'un système d'exploitation des trains CBTC basé sur un réseau mobile 4G LTE (les tests d'interopérabilité ont eu lieu en France fin 2015)[4].

En 2018, la Société du Grand Paris a annoncé avoir choisi les entreprises Siemens et Thales pour les systèmes d'automatisme de conduite des rames et pour les postes de commande centralisée des futures lignes de métros 15, 16 et 17 autour de Paris (Grand Paris Express). Ce contrat, qui court sur une durée de quinze ans, est évalué à 360 millions d'euros[10].

En 2020, Alstom remporte l’appel d’offre pour la construction de la troisième ligne de métro automatique à Toulouse. Les deux premières lignes étaient sur la base du VAL de Siemens. Trois autres entreprises étaient candidates : Siemens, Ansaldo-Hitachi et CAF associé à Thalès[11].

Notes et référencesModifier

  1. ou communications-based train control, selon le titre de l'article en langue anglaise.
  2. Francois Miguet, « Face aux Chinois, le français Alstom montre ses muscles », Capital, (consulté le 10 novembre 2020) : « Dans les nouveaux métros, comme à Lille, l’entreprise fait circuler un train toutes les minutes contre toutes les 90 secondes auparavant. ».
  3. « CBTC : le système qui fait passer un train toutes les 90 secondes », sur railpassion.fr, La Vie du Rail, (consulté le 20 avril 2020).
  4. a b et c « Siemens et Huawei mènent le CBTC à bonne fin à travers les essais LTE », sur prnewswire.com, (consulté le 20 avril 2020).
  5. (en)Siemens Transportation Systems, « Brochure : Trainguard MT CBTC » [archive du ] « In 1992, Maggaly was the first driverless Moving Block CBTC for heavy metros. »
  6. « Premier métro automatique sur la ligne 1 », sur challenges.fr, (consulté le 20 avril 2020).
  7. Philippe Jacqué, « Les Français dominent le marché mondial de la signalisation ferroviaire », sur Le Monde, (consulté le 8 juin 2020).
  8. « Alstom et Huawei finalisent le premier pilote LTE 4G destiné au métro », sur alstom.com, (consulté le 20 avril 2020).
  9. Philippe Jacqué, « Thales remporte un contrat de près de 1 milliard d’euros pour le métro de Londres », sur Le Monde, (consulté le 8 juin 2020).
  10. « Grand Paris : Thales et Siemens vont équiper les futurs métros automatiques », sur latribune.fr, (consulté le 20 avril 2020).
  11. « Métro à Toulouse : le Français Alstom gagne le marché de la troisième ligne », Sud Ouest, AFP, (consulté le 4 novembre 2020).

Voir aussiModifier

Articles connexesModifier