Système européen de contrôle des trains

Le système européen de contrôle des trains (en abrégé ETCS, sigle de European Train Control System) est un système innovant de signalisation ferroviaire associé au contrôle de vitesse. C'est une composante du système européen de gestion du trafic ferroviaire (en abrégé ERTMS, sigle de European Rail Traffic Management System) qui est prévu pour remplacer à terme le grand nombre de signalisations au sol, de systèmes de répétition des signaux et de signalisation en cabine actuellement utilisés sur les différents réseaux de chemins de fer européens.

ETCS Système de contrôle des trains Infrabel

Ce système doit permettre un passage optimisé des frontières tout en garantissant la sécurité des circulations. Sa transposition est prévue sur les lignes à grande vitesse et sur l'ensemble du réseau classique. Depuis 2000, il est expérimenté sur des lignes ferroviaires en France, en Italie, en Espagne, en Suisse, en Allemagne, et en Autriche notamment.

Histoire

Pour garantir une circulation des trains sûre et sans entrave, des systèmes de commande et de sécurité sont nécessaires. En Europe, 23 systèmes[1], mutuellement incompatibles, ont été installés au fil du temps, en général sur une base nationale.

Pour pouvoir franchir les frontières, les véhicules moteurs doivent donc être équipés d'un, voire plusieurs systèmes de protection des trains compatibles avec la réglementation des pays traversés.

Cela se traduit par un surcoût d'équipement des locomotives, et si ce n'est pas le cas, par la nécessité de changer de locomotive à la gare frontière, solution coûteuse et pénalisante pour les délais d'acheminement.

Ainsi les rames Thalys PBKA, en plus d'un système de traction quadritension, sont équipées pour tous les systèmes de signalisation rencontrés sur les lignes parcourues :

C'est la volonté de réduire les temps et les coûts de passage aux frontières, et d'abaisser les charges d'investissements par la création d'un marché européen des systèmes de protection des trains, qui est à l'origine au début des années 1990 du concept d'un système uniforme de protection des trains.

Le système ETCS a été mis au point depuis 1996 sur la base de la directive 96/48 de l'Union européenne concernant l'interopérabilité du système ferroviaire transeuropéen à grande vitesse. Il s'appuie pour le niveau 2 et le futur niveau 3 sur le système de communication radio GSM-R (global system for mobiles communication - Railways).

L'Union internationale des chemins de fer (UIC) avait fait élaborer les premières spécifications en vue de la mise au point de l'ETCS par l'Institut européen de recherche ferroviaire (ERRI). Les spécifications techniques ont été étudiées parallèlement, puis approuvées, par les utilisateurs (entreprises ferroviaires regroupées au sein du groupe des utilisateurs de l'ERTMS) et par les constructeurs de systèmes de signalisation regroupés au sein d'Unisig ; par exemple le français Alstom, qui construit une grande part des trains circulant en France et des équipements de signalisation ferroviaire installés en France.

Depuis 1999, l'ETCS est expérimenté par plusieurs entreprises ferroviaires en Allemagne, en Suisse, en Italie, mais aussi en France, au Benelux et en Angleterre (Eurostar).

Objectifs de l'ETCS

L'introduction de l'ETCS doit non seulement simplifier la conduite des trains et rendre plus intelligente et plus sûre la signalisation, mais aussi :

  • réduire les charges d'investissements et d'entretien des installations fixes (par exemple, les signaux),
  • remplacer les différents systèmes nationaux de protection automatique des trains dans le transport à grande vitesse, et ainsi :
    • permettre l'interopérabilité des lignes à grande vitesse européennes ;
    • augmenter la capacité des lignes ;
    • améliorer la vitesse moyenne des transports.

Trois niveaux différents

Niveau 1
Fonctionnement de l'ETCS niveau 1
EVC = European Vital Computer (l'ordinateur embarqué)
LEU = Lineside Electronics Unit (la commande de la (des) balise(s))
(1) = Circuit de voie (ou autre moyen de détection des trains au sol)
(2) = Cabine de signalisation

Le niveau 1 peut être installé en parallèle du système national. Chaque engin utilise le système dont il est pourvu, ce qui évite des coûts de mise à niveau. Sur réseau conventionnel, la signalisation latérale reste prépondérante si le train n'est pas entièrement pris en charge par l'ETCS, ce qui sera le cas de nombre d'entre eux parmi les plus anciens. Pour les nouveaux matériels roulants, l'ETCS devient en revanche prépondérant.

Transmissions sol-machine

Ce niveau utilise une transmission ponctuelle à l'aide de balises placées au pied des signaux et en amont. Ces balises (eurobalises) communiquent les données de signalisation au train. Sur certaines LGV, le niveau 1 existe aussi et peut-être utilisé en cas de panne du niveau 2 : on parle alors de mode "fall back".

Détection des trains

Le niveau 1 nécessite l'utilisation d'un système de détection des trains au sol (tel que des circuits de voie, compteurs d'essieux et autres).

Toutes ces informations ne peuvent donc être transmises que ponctuellement au train, cette ponctualité pouvant être augmentée en jouant sur le nombre de balises, ou en installant une boucle (euroloop), équivalent d'une balise mais longeant la ligne sur une certaine distance.

Niveau 2
Fonctionnement de l'ETCS niveau 2
EVC = European Vital Computer (l'ordinateur embarqué)
RBC = Radio Block Centre (la cabine de signalisation informatisée)
(1) = Circuit de voie (ou autre moyen de détection des trains au sol)

Comme le niveau 1, le niveau 2 peut être utilisé en superposition avec le système existant, que ce soit sur ligne classique ou sur ligne à grande vitesse.

Transmission sol-machine

Les données de signalisation ne sont plus transmises par les eurobalises (ou des boucles euroloops), mais de manière permanente, via le réseau GSM-R ou via une communication GPRS, ce qui rend l'installation de celui-ci obligatoire. Via ce réseau, le train communique constamment sa position (qu'il détermine avec un odomètre) au centre de contrôle qui lui communique en retour les actions à effectuer (vitesse, arrêt, ...). Des eurobalises sont toujours présentes sur la voie, mais servent ici principalement à recaler l'odométrie embarquée. Elles peuvent aussi être nécessaires en cas de panne du "niveau 2" : on peut alors toujours circuler en niveau "1" si la configuration de la ligne le permet.

Sur le TGV POS, l'odotachymétrie a ainsi été sécurisée (trois mesures de vitesses utilisant des principes physiques différents, une en bout d'essieu et deux autres par radars DOPPLER).

Détection des trains

Il nécessite toujours l'utilisation d'un système de détection des trains au sol et s’appuie sur l’existence des circuits de voie pour localiser un train aval sur un canton. Cette information est transmise au radio block center (RBC) qui gère ensuite l’espacement entre deux circulations. Le train suiveur reçoit à n’importe quel moment une nouvelle autorisation de circulation par l’intermédiaire de la liaison radio GSM-R. Dès que le train aval libère un canton le poste central de commande reçoit l’information correspondante du sol (circuit de voie + Eurobalise + RBC + GSM-R) qui est transmise par liaison radio au train suiveur. ERTMS niveau 2 rend disponible quasi immédiatement une information « libératoire » pour le train suiveur et contribue ainsi à augmenter la fluidité. Cette immédiateté est la différence par rapport à la signalisation conventionnelle, où l'information libératoire n'est donnée au conducteur que lorsqu'il rencontre le signal d'entrée du canton. De plus, les systèmes de contrôle de vitesse existants interdisent parfois la reprise de vitesse avant d'avoir franchi le signal, même s'il est ouvert, car l'information libératoire est transmise au train par une balise au pied du signal.

  • Radio Block Centre

Niveau 3
Fonctionnement de l'ETCS niveau 3
EVC = European Vital Computer
RBC = Radio Block Centre

Le niveau 3 est toujours en phase de développement. Il nécessite d'optimiser la prise en considération de l'intégrité du train (vérification de l'absence de "rupture d'attelage")[2].

Transmission sol-machine

La détection des trains ne s'appuie plus sur l'existence des circuits de voie, mais uniquement sur la position transmise par le train lui-même. On doit donc développer un moyen fiable de contrôle de l'intégrité des convois. Les premiers tests ne semblent pas avoir été concluants puisque ce "GPS ferroviaire" n'a pas apporté la haute fiabilité demandée lors de la circulation de deux trains qui se suivent : il subsiste des trous de quelques millisecondes dans l'information permanente que requiert ce niveau.[réf. nécessaire]

Comme pour le niveau 2, des eurobalises sont présentes sur la voie de manière à recaler l'odométrie embarquée.

Mise en œuvre de l'ETCS
X 72633/634 avec pelliculage spécial ETCS, au dépôt de Longueau.

Les premiers essais de l'ETCS selon les spécifications de l'UIC ont été réalisés avec succès à partir de sur la ligne internationale Vienne - Budapest.

Par la suite, le système a été mis en place, entre autres, sur les lignes suivantes :

  • 2000 : FS, Florence-Campo di Marte - Arezzo (ETCS niveau 1) ;
  • 2001 : ÖBB, Vienne - Nickelsdorf (ETCS niveau 1) ;
  • 2002 : CFF, Zofingen - Sempach (ETCS niveau 2; première application commerciale), tronçon d'essais, la ligne a depuis lors été repourvue de signalisation extérieure conventionnelle[3] ;
  • 2004 : CFF, Mattstetten - Rothrist (NBS) et Solothurn-Wanzwil (ABS) (le démarrage prévu pour d'ETCS niveau 2 a été effectué en 2006) : depuis , les trains roulent en ETCS niveau 2 à 200 km/h sur ce tronçon ;
  • 2005 : DB, Halle (Saale) / Leipzig - Jüterbog - Berlin (ETCS niveau 2) ;
  • 2006, mai : Renfe, Madrid - Lleida (ETCS niveau 1 ; première application commerciale pour 250 km/h) ;
  • 2006, octobre : Renfe, Madrid - Lleida (ETCS niveau 1 ; 280 km/h) ;
  • 2006, 1ers essais de la SNCF avec un ETG modifié à 2 caisses sur le réseau français ;
  • 2007, février : Renfe, Madrid - Lleida (ETCS niveau 1 ; 300 km/h) ;
  • 2007 : BLS, ligne de base du Lötschberg (ETCS niveau 2) ;
  • 2009 : Infrabel, Ligne 3 et Ligne 4 (ETCS niveaux 1 et 2);
  • 2010 : ZSR, Svaty Jur - Nove Mesto nad Vahom (ETCS niveau 1) et ligne Perpignan (France) - Figueres - Villafant (Espagne) ;
  •  : Network Rail, Cambrian Lines au Pays de Galles (ETCS niveau 2 - Première ligne existante au monde à être modernisée en ERTMS Niveau 2[réf. nécessaire]) ;
  •  : CFF, début du déploiement de l’ETCS L1 LS sur tout le réseau (sauf les tronçons équipés en niveau 2)[4] ;
  • 2012 : Office national des chemins de fer marocain, ligne Train navette rapide entre Casablanca et Kénitra déploiement ETCS NIVEAU 1[5] ;
  • 2013 : Infrabel, Ligne 36 ainsi que tout le Projet Diabolo, Ligne 165 et Ligne 166 (ETCS niveau 1 ; 200 km/h pour la ligne 36N) ;
  • 2014 : SNCF, LGV Est européenne phase 1 (ETCS niveau 2 ; 320 km/h - cohabitation avec la TVM 430 ; autorisé en service commercial depuis le [6]) ;
  • 2015 : Infrabel a terminé l'installation de l'ETCS Niveau 1 sur le Corridor C en Belgique, s'étalant du port d'Anvers jusqu'Athus (frontière avec le Luxembourg). Ceci équipe maintenant donc les lignes suivantes: Ligne 25 & Ligne 27, Ligne 139 et Ligne 154, ainsi que les gares de Louvain, Namur, Anvers-Berchem et Anvers-Central (ETCS niveau 1) ;
  • 2015 : CFF, Brunnen (hors gare) - Altdorf - Rynächt et Pollegio Nord–Castione Nord (ETCS niveau 2) ;
  • 2016 : SNCF, LGV Est européenne phase 2 (ETCS niveau 2 ; 320 km/h - cohabitation avec la TVM 430 ; autorisé en service commercial depuis ) ;
  • CFF, ligne de base du Saint-Gothard pourvue de l'ETCS niveau 2 qui permet à certains d'aller à une vitesse de 200 km/h puis 250 km/h[7] ;
  •  : SNCF, Uckange - Zoufftgen (ETCS niveau 1, autorisation de mise en exploitation commerciale obtenue le ) ;
  •  : CFF, Pully - Villeneuve (ETCS niveau 2) ;
  •  : SNCF - LGV SEA (Sud Europe Atlantique), ETCS niveau 2, 320 km/h - cohabitation avec la TVM 300 ;
  •  : SNCF - LGV BPL (Bretagne Pays de la Loire), ETCS niveau 2, 320 km/h - cohabitation avec la TVM 300 ;
  •  : entier du réseau CFF, ETCS niveau 1 LS (sauf les tronçons équipés en niveau 2) ;
  • Mi-2018 : CFF, Pollegio Nord–Castione Nord (ETCS niveau 2) ;
  • Automne 2018 : CFF, Sion-Sierre (ETCS niveau 2) ;
  •  : Infrabel : Ligne 28, et parties des lignes 50 et 60 ;
  •  : CFF, tunnel de base du Ceneri (ETCS niveau 2), voies d'accès entre 2017 et .

D'autres expérimentations sont en préparation également en France, en Italie, en Espagne, aux Pays-Bas, en Grande-Bretagne, en Belgique, au Luxembourg et en Hongrie.

Selon des estimations de la Deutsche Bahn[Quand ?], le déploiement de l'ETCS à l'échelle européenne demandera de 15 à 20 ans[réf. souhaitée].

Le coût prévisionnel est de 8 milliards d'euros environ, dont 500 millions pour la seule Allemagne.

Laboratoires indépendants d'essais ETCS

Aujourd'hui, trois laboratoires d'essais ETCS travaillent ensemble pour le secteur ferroviaire.

  • Multitel est devenu centre d'Essais d'EVC (Subset-076 / Subset-094) (European Vital Computer) dans le domaine de l'ERTMS (European Rail Traffic Management System) depuis le .

Notes et références
  1. https://eur-lex.europa.eu/eli/dec/2006/860/oj
  2. Le frein continu peut être inopérant sur une partie de la rame de façon volontaire (incident) ou accidentelle (facteur humain)
  3. L’installation n’aurait plus été compatible avec versions de l’ETCS les plus récentes, et il n’était pas possible,faute de temps, de l’adapter à l’état des NT (nouveau tronçon)/TA (tronçon aménage).
  4. [PDF]European Train Control System ETCS - Rapport d'étape 2015, Office fédéral des transports OFT, Confédération suisse, p. 30.
  5. « Maroc: ETCS Niveau 1 Ligne Rabat - Casablanca », sur CERTIFER SA (consulté le )
  6. « Actualité », sur EPSF (consulté le ).
  7. Alexandra Saintpierre, « Thales : remporte le contrat de signalisation du maillon sud du Gothard », sur https://www.boursier.com/, (consulté le )

Voir aussi

Articles connexes

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