Chaque année, jusqu’à dix systèmes ferroviaires dans le monde passent au contrôle des trains basé sur la communication (CBTC), en totalité ou en partie. L’année dernière, par exemple, l’Australie a assisté à la première mise en service de son système de signalisation de nouvelle génération basé sur le CBTC sur les deux lignes les plus chargées du métro de Melbourne. Le projet BART impressionne par son objectif à grande échelle, à savoir le passage de l’ensemble du système (131,5 miles) au CBTC d’ici 2030. Le CBTC s’inscrit élégamment dans la continuité de l’histoire des réseaux ferroviaires multiples, dont certains ont vu le jour au 19e siècle.

La destination prévisible d’une telle histoire est généralement le GoA4. L’avenir appartient au CBTC, sans exagération, mais il n’existe toujours pas de norme unique pour la communication des équipements CBTC et il n’est pas certain qu’elle apparaisse un jour. Cette question fait l’objet d’un débat animé, car les exigences uniques favorisent la conception et la maintenance du système CBTC indépendamment du fournisseur, d’une part, mais la normalisation ralentit l’évolution, d’autre part.

Le défi de la compatibilité, de l’interchangeabilité et de l’interopérabilité est beaucoup plus vaste qu’il n’y paraît et la solution affecte largement à la fois les dépenses d’investissement et les dépenses d’exploitation. Cette question doit être traitée tout au long du cycle de vie du système CBTC. L’introduction du CBTC relève désormais de la responsabilité conjointe des autorités ferroviaires et des fournisseurs, qui doivent prendre en compte tous les aspects de la compatibilité afin de garantir la sécurité et la fiabilité des transports et de renforcer le potentiel de développement du réseau.

Principaux aspects de la compatibilité CBTC

En général, le CBTC est un « niveau supérieur » du système de signalisation. De nombreuses autorités ferroviaires ont décidé de laisser le système conventionnel comme système de signalisation de secours, ce qui augmente le niveau de sécurité. Les raccordements sont essentiels pour connecter les sections ferroviaires sous les systèmes de signalisation conventionnels et numériques afin de poursuivre l’exploitation et d’assurer le transfert du système pendant les procédures de mise en service. En outre, le CBTC peut comprendre des sous-systèmes ATP, ATO et ATS, ce qui élargit la surface de connectivité.

Facteurs définissant l’étendue de la compatibilité :

La superposition de l’ancienne signalisation sur le bord de la route

Il n’est pas sorcier de connecter l’ancien système à relais au système moderne à microprocesseur lorsque l’on dispose d’ingénieurs de signalisation compétents pour élaborer des schémas. Le casse-tête vient avec la connexion entre les anciens et les nouveaux systèmes à microprocesseur par le biais de protocoles obsolètes. Dans ce cas, les ressources d’ingénierie prennent encore plus d’importance pour simuler et mettre à jour correctement les systèmes. Ces mises à jour nécessitent souvent des modules de transmission dédiés supplémentaires pour l’interface avec les systèmes existants, ce qui complique souvent le système.

Livraison du CBTC pour le dispatching

Un produit CBTC doté d’une fonctionnalité de dispatching suppose une communication de haut niveau avec les équipements en bord de voie et un transfert de données en temps réel. L’expérience montre qu’un tel travail « multicouche » nécessite des efforts de développement et de soutien durables. L’intervention de HAL (couche intermédiaire) peut être nécessaire pour assurer la compatibilité, l’optimisation de l’utilisation du processeur ou la résolution des problèmes de mémoire – il y a suffisamment de choses à gérer. Une expertise complète en matière de développement de systèmes ferroviaires est nécessaire ici pour assurer une supervision impeccable de bout en bout.

Interopérabilité des composants du système

Le CBTC étant d’abord un concept, il ne prévoit pas de produits ou de fournisseurs obligatoires. Le marché regorge de produits brevetés incompatibles qui ne sont pas interchangeables par défaut. En ce qui concerne la conception des équipements, certaines particularités liées aux chemins de fer peuvent également entraîner des incompatibilités au fil du temps.

Compatibilité des composants de l’équipement CBTC : les risques de l’avenir

Comme tous les systèmes de signalisation ferroviaire, le système CBTC est prévu pour des décennies, ce qui entraînera inévitablement l’obsolescence de certaines normes, même dans les systèmes à fournisseur unique. Les automates programmables, leurs pièces et les interfaces deviennent tous des produits anciens au fil du temps et posent des problèmes de compatibilité. Avec le processus de maintenance et l’ajout de nouveaux composants, les produits hérités peuvent commencer à se comporter de manière imprévisible. Il semblerait qu’ils puissent être simplement remplacés, mais êtes-vous sûrs de les retrouver sur le marché dans 20 à 30 ans ? Il est difficile de prédire à quel point la maintenance du CBTC sera indolore à un tel horizon, ainsi que de calculer la demande pour ces systèmes obsolètes sur le marché ferroviaire, étant donné que leur remplacement est souvent nécessaire de manière soudaine.

Pour l’instant, prenons une carte SD. Cette norme est au sommet : elle est répandue et utilisée dans le monde entier, mais qui peut deviner sa position dans 20 ans ? C’est exactement ce qui s’est passé avec la norme PCMCIA – une norme très répandue pour les cartes mémoire généralement utilisées pour les ordinateurs portables et les automates au début des années 00. Aujourd’hui, elle ne répond plus aux exigences des systèmes numériques modernes, avec lesquels elle est incompatible. Il est difficile de trouver sur le marché une carte de remplacement prête à l’emploi, qui nécessite une ingénierie personnalisée pour être compatible avec des systèmes complexes, tels que la signalisation ferroviaire. Dans ce cas, vous ne pourrez pas éviter l’intervention de différents fournisseurs.

Naturellement, les normes de pointe actuelles seront remplacées par de nouvelles normes plus efficaces. Le sort des technologies héritées, ainsi que leur comportement dans le cadre des normes modernes, est une énigme. La meilleure chose à faire ici est de développer des stratégies tournées vers l’avenir pour la maintenance du CBTC, avec une grande part d’activités de personnalisation.

Mises à jour, simulation et essais du CBTC

Le CBTC est un système flexible conçu pour s’adapter aux conditions, aux besoins et aux normes d’un chemin de fer spécifique. Toute mise à niveau de l’infrastructure, comme l’ajout d’une nouvelle jonction, apporte au système de nouvelles fonctionnalités qui introduisent également un risque d’incompatibilité. Il en va de même pour les mises à niveau de l’équipement, c’est-à-dire la modification de la configuration de l’unité de contrôle ou l’ajout d’un processeur plus puissant. Ainsi, de multiples mises à jour du système sont inévitables avant et après la mise en service – tout au long du cycle de vie. Cela concerne à la fois les composants matériels et logiciels de l’enclenchement, de l’ATP, des produits d’expédition, et ainsi de suite, grâce à une conception modulaire. Chaque fois qu’une mise à jour est effectuée, il faut s’assurer qu’un module n’a pas affecté la fonctionnalité des autres. Le moindre écart, tel qu’une augmentation du temps de réponse, est critique à cet égard.

C’est ce à quoi les entreprises ferroviaires risquent d’être confrontées dans un avenir proche. Les technologies de simulation avancées deviennent donc essentielles pour valider chaque scénario d’enclenchement dans le cadre de nouvelles configurations de système. Parallèlement aux améliorations apportées aux outils de signalisation, il est utile d’élaborer des stratégies prospectives pour des tests de compatibilité continus afin de garantir le bon fonctionnement du système.

Maintenance prédictive du CBTC – Protection contre les défis futurs

En général, les problèmes de compatibilité sont révélés avant ou juste après les mises à niveau du système, mais il arrive qu’un composant tombe en panne en cours d’exploitation, ce qui augmente le risque de défaillance de la signalisation. C’est une raison de plus pour mettre en œuvre une approche de maintenance prédictive dans les chemins de fer.

La maintenance prédictive est une approche de pointe pour les systèmes industriels avancés, qui repose sur la détection des tout premiers signes d’un dysfonctionnement à venir, bien avant qu’il ne se produise. Cette technique permet de planifier uniquement les activités de maintenance pertinentes. Tout d’abord, elle peut être appliquée avec succès aux passages à niveau. Le fait d’équiper le passage à niveau pour l’acquisition et la transmission continues de données tout en les faisant passer par l’outil d’analyse permet de prédire avec précision la défaillance, ce qui contribue à éviter les files d’attente et les situations dangereuses sur les passages à niveau. Deuxièmement, les contrôleurs de voie peuvent être équipés en conséquence. Malgré les diagnostics à bord, vous devriez fournir des données plus sensibles pour fournir des prédictions précises.

La complexité du CBTC peut également compliquer l’acquisition et le stockage des données de l’automate, ce qui nécessiterait une mémoire embarquée supplémentaire. Cependant, il n’y a rien d’extraordinaire à construire des modèles analytiques pour de tels cas – il s’agit seulement d’une question de collecte de données et de temps nécessaire à l’entraînement des réseaux neuronaux. On peut raisonnablement s’attendre à une adoption plus large des technologies de l’IdO et de l’IA dans le secteur ferroviaire au cours des 20 prochaines années.

Résumé de l’interopérabilité CBTC

• La mise en œuvre et la maintenance du CBTC sont inextricablement liées à la résolution des problèmes de compatibilité et aux besoins de personnalisation. C’est tout à fait acceptable, mais cela nécessite des stratégies solides pour relever ces défis.
• Avec le temps, la majorité des composants des systèmes CBTC deviendront obsolètes, et les problèmes de compatibilité se répercuteront sur le nouveau cycle.
• Une norme unique pour les composants CBTC peut partiellement résoudre le problème de l’interopérabilité, mais ne simplifie guère sa maintenance.
• Les problèmes d’interopérabilité et de compatibilité sont aujourd’hui omniprésents dans les systèmes de signalisation ferroviaire. L’essentiel, lorsque l’on recherche la compatibilité, est de s’assurer un soutien technique fiable pour garantir la sécurité et la performance des solutions de signalisation ferroviaire développées.

Pour en savoir plus :

• RailTech Europe ’24 : un nouveau système de signalisation pour le métro de New York
• Alstom vend ses activités de signalisation conventionnelle en Amérique du Nord à Knorr-Bremse
• Siemens Mobility va équiper le S-bane de Copenhague d’un ATO d’ici 2033
• Cybersécurité des systèmes ferroviaires : comment la maintenir à l’ère du numérique ?