LE TRAIN AUTONOME

- UNE RÉVOLUTION DE PLUS EN PLUS EN MARCHE -

Trains autonomes, métros autonomes, Automatic Guided Vehicles (AGV), voitures autonomes : les systèmes de déplacement autonome font l’objet, partout dans le monde, d’un nombre exponentiel de projets, prototypes, et parfois même de réalisations commercialisées. 

Parmi tous les systèmes, le train autonome se situe au carrefour d’un grand nombre d’enjeux qui rendent son développement parfois complexe : recherche, sécurité, innovation, technologie, management, multiplicité des parties prenantes…

DES TRAINS AUTONOMES EN FRANCE D’ICI 2023

En janvier 2018, deux consortiums, pilotés par SNCF et l’IRT Railenium, ont été créés pour une durée de cinq ans :

• l’un est dédié à la réalisation d’un prototype de train de Fret autonome. Il réunit Alstom, Altran, Ansaldo et Apsys ;
  
• l’autre, dédié aux voyageurs, réalisera un prototype de train TER autonome. Il se compose de Bombardier, Bosch, Spirops et Thales.

Réunissant des expertises très variées (industriels issus du ferroviaire, de l’automobile, de l’aérien, de l’intelligence système, acteurs de l’ingénierie…), ces consortiums doivent permettre d’aller plus loin dans l’ensemble des domaines-clés du futur train autonome :

• détection d’obstacles ;
• lecture de la signalisation ;
• géolocalisation ;
• surveillance de l’environnement et du train ;
• gestion des aléas ;
• etc.

L’objectif est de mettre en circulation des trains fret semi-autonomes d’ici 2020 et des trains entièrement automatisés d’ici 2023.

Crédit : SNCF

AUTOMATISATION DE LA LECTURE DE LA SIGNALISATION LATÉRALE

En 2019, une série d’essais sur l’automatisation des fonctions de lecture de la signalisation latérale et de détection des obstacles, était réalisée avec un démonstrateur équipé de capteurs (caméra, caméra infrarouge, radar, lidar…) spécialement développé à cet effet. Grâce à une base de données cartographique embarquée et la localisation du train en temps réel, celui-ci connaît précisément la position des signaux qu’il croisera. À l’approche d’un signal, la caméra le capte et identifie la couleur du feu de signalisation. Le bilan est positif : les capteurs transmettent au train l’information portée par la signalisation latérale, mais le système de lecture n’a pas encore atteint le niveau de performance sécuritaire attendu. Le démonstrateur fonctionne mais le niveau d’exigence de sécurité dans le ferroviaire est élevé. Pour parvenir à atteindre ce niveau de performance, le projet est prolongé de trois ans. Le système développé va évoluer, s’améliorer, passant d’un démonstrateur à un prototype, afin d’être intégré dans la conception du prototype de train fret autonome.

LA CONDUITE À DISTANCE

La téléconduite, c’est de la conduite à distance, à partir du sol. Réussir cette étape permet de progresser sur plusieurs points techniques : d’abord le système de visualisation placé à l’avant du train, ensuite les moyens de télécommunication entre le train et le sol, et enfin la commande du train à partir de signaux numérisés.

SURMONTER L’OBSTACLE

Autre étape et point-clé du projet « Train autonome », la détection des obstacles. Une étape en deux phases :

Du 7 au 11 septembre 2020, après avoir déposé sur la voie des vaches en mousse ou en résine, des silhouettes d’être humain, de mouton, ou encore rocher factice..., une rame, avec conducteur, équipée de 6 capteurs : 4 caméras, deux en couleur et deux thermiques (à infrarouge pour les essais de nuit), et deux lidars, effectua des essais  jour et de nuit, avec des conditions de luminosité différentes, de bon matin et à l’heure du déjeuner. Les silhouettes en mousse et les formes en résines étaient chauffées pour être perçues de nuit par les caméras à infrarouge.

Lancée à 100 km/h, grâce notamment aux Lidars qui utilisent la lumière pour mesurer la distance entre le capteur et l’objet, de la même manière qu’un sonar  utilise le son, les capteurs devaient « voir » l’obstacle à 1.000 mètres, puis le conducteur déclenchait un freinage progressif pour arrêter complètement la rame 150 mètres avant l’obstacle. Une boucle de rattrapage était mise en place avec une balise KVB pour déclencher un freinage automatique en cas d’échec du freinage manuel.

Les essais de cette première phase, capteurs et algorithmes,  ont été concluants même si quelques réglages restent à faire.

La deuxième phase, ouverte dès la fin des essais en ligne permet d’étudier  les données enregistrées et la performance démontrée par les algorithmes. Les données acquises seront ensuite améliorées et  utilisées en laboratoire pour réaliser autant d’essais virtuels que nécessaire.

Les prochaines étapes auront lieu en avril 2021 pour entériner la brique « détection d’obstacle » à courte distance, 300 mètres, puis en avril 2022 pour la brique longue distance, à 1.000 mètres. Cette brique sera ensuite intégrée dans le prototype train de fret autonome, en 2023.

CIRCULATION DU PREMIER TRAIN SEMI-AUTONOME EN FRANCE

Le 29 octobre 2020, pour la première fois en France, une locomotive a circulé en autonomie partielle, dans des conditions l’exploitation réelles, avec des fonctions d’accélération et de freinage 100%. C’est  sur le réseau ferré national entre Longwy et Longuyon, dans l’Est de la France, sur une ligne équipée du système de signalisation européenne ERTMS, que cet essai en autonomie partielle sous la surveillance d’un conducteur, a été réalisé avec une locomotive Prima BB 27000 métamorphosée dans l’atelier d’Alstom de Belfort.

LES PROCHAINES ÉTAPES

La prochaine étape clé du projet sera la circulation, fin 2021, d’un train avec le même niveau d’autonomie partielle sur une ligne équipée de signalisation latérale sans aucune modification de l'infrastructure. Cette étape permettra à la SNCF et ses partenaires de maîtriser l’ensemble des possibilités de circulation en autonomie partielle, quel que soit le système de signalisation.

En parallèle, les travaux d’ingénierie se poursuivent pour développer les différentes fonctions nécessaires à l'autonomie complète telles que la détection d'obstacles et la surveillance de l'environnement. Douze sessions d’essais sont programmées et devront permettre d’ajouter progressivement les fonctions nécessaires pour augmenter le niveau d’autonomie.
Ces étapes mèneront ensuite vers l’objectif final : faire circuler un prototype en autonomie complète en 2023.

CHEZ NOS VOISINS EUROPÉENS

Courant 2020, deux grands programmes pilotes ont également été annoncés ouvrant les portes à des développements majeurs pour le réseau grandes lignes et le fret : le premier pour les trains de voyageurs régionaux en Allemagne et l’autre pour les opérations de manœuvre aux Pays-Bas.

Le projet allemand débutera en cette année 2021, avec la collaboration de l’Association régionale de la ville de Braunschweig, du Centre aérospatial allemand (DLR) et de l’Université technique de Berlin (TU Berlin). Deux trains basés sur la fameuse plateforme Coradia Continental d’Alstom, et appartenant à Regionalbahnfahrzeuge Großraum Braunschweig GmbH, seront dotés du système européen de contrôle des trains (ETCS) et d'un équipement de conduite automatique (ATO). L’équipement permettra aux trains de fonctionner de manière automatique, en testant différents niveaux d’automatisation (GoA) : GoA3 en service voyageurs normal et GoA4 pendant les manœuvres.

Aux Pays-Bas, Alstom a signé un accord avec ProRail, l’opérateur d'infrastructures néerlandais, pour procéder à des essais de conduite automatique (Automatic Train Operation - ATO) sur des locomotives de manœuvre. Lineas fournira une locomotive de manœuvre diesel-hydraulique qui sera équipée par Alstom d'une technologie de contrôle automatique, d'une détection et d'une reconnaissance intelligentes des obstacles. ProRail fournira l'infrastructure ferroviaire pour les tests. Le projet se concentrera initialement sur le développement de logiciels pour automatiser des tâches telles que le démarrage et l'arrêt, l'attelage de wagons, le contrôle de la traction et des freins et la gestion des urgences (détection d'obstacles). Les tests débuteront en 2021 sous la supervision d'un personnel de train autorisé. L'objectif est de montrer comment l’utilisation de trains entièrement automatisés peut optimiser l’exploitation ferroviaire et ainsi garantir une mobilité rentable et pérenne face à une hausse de la demande d'opérations de manœuvre.

Crédit photo : Lineas.

LA CHINE DÉJA EN ROUTE

Début 2020, la Chine a dévoilé son prototype de train autonome « Fuxing » qui peut rouler à une vitesse de pointe de 350 km/h. Ce train équipé de la technologie ATO, s’inscrit dans le cadre des aménagements prévus pour les Jeux Olympiques d’hiver de 2022 qui auront lieu sur le site de Zhangjiakou. Bien que ce train soit totalement autonome, un conducteur de la compagnie chinoise CRRC sera en cabine pour vérifier le bon déroulement du trajet.

A noter que, depuis 2017, la société minière Rio Tinto teste un train autonome en Australie.

En juillet 2018, le train que l’on surnomme « le plus grand robot du monde », réalisait  son premier voyage auto­ma­tisé chargé de mine­rai. Depuis les trajets se sont succédé sur le tout premier réseau ferroviaire autonome, nommé « AutoHaul », destiné au trafic lourd de longue distance au monde. Il est utilisé pour transporter le minerai de fer jusqu’aux installations portuaires de Rio Tinto dans la région du Pilbara, en Australie-Occidentale. Plus de sept millions de kilomètres ont déjà été parcourus. Rio Tinto exploite  ainsi environ 200 locomotives sur plus de 1700 kilomètres de voies dans le Pilbara.

AVANTAGES - INCONVÉNIENTS ?

Si les avantages de l’automatisation sont nombreux, comme l’augmentation du nombre de trains ; plus de fluidité et de régularité, grâce à une circulation harmonisée et à une vitesse optimisée, permettant de mieux faire face aux imprévus ; une ambition écologique, grâce à une diminution de la consommation d’énergie ; etc., la question que l’on peut aussi se poser est : qu’adviendra-t-il des actuels conducteurs lorsque tous ces tests seront terminés et que, dans un avenir pas si lointain, les trains seront totalement autonomes ou commandés par ordinateurs à distance ? À suivre...

Sources : SNCF, Alstom, SciencePost.

Après le succès des expositions précédentes, le Groupe LR Presse récidive en organisant, à Lille, une troisième édition de TRAINSMANIA, le grand salon qui regroupe le meilleur du modélisme ferroviaire européen. Pour patienter jusqu’aux 07, 08 et 09 mai 2021, dates prévues pour cette troisième édition, voici quelques extraits des images réalisées lors des expositions d’avril 2017 et mai 2019 qui étaient également organisées au Grand Palais de Lille.

Philbru Production

LE « Z » A UNE NOUVELLE CHAINE

Bienvenue à  « La boite à Z », une toute nouvelle chaine vidéo  qui, comme son nom l’indique, est destinée aux adeptes du modélisme ferroviaire à l’échelle Z (1/220ème).

Après les voitures restaurant, les voitures bar, les voitures cinéma, et autres wagons-lits, voici un nouveau concept qui arrive de Chine avec le « wagon silencieux ». En octobre dernier, le chemin de fer à grande vitesse Beijing-Shanghai annonçait l’arrivée prochaine d’un nouveau service de « voiture muette » ou «compartiment silencieux ».  Ces voitures où les annonces seront faites à voix basse, devraient offrir une ambiance plus tranquille et plus confortable pour les voyageurs. Les passagers réservant les places « silencieuses » se verront dans l’obligation de respecter certaines règles. Toute personne bruyante pourra être invitée à quitter la voiture.

Une affaire à suivre qui risque de faire grand bruit dans les semaines à venir et dont nous reparlons certainement, mais à voix basse…

QUAND LE COURANT NE PASSE PAS…

Situation  inattendue pour les passagers du train Zurich - Munich lorsque, peu après avoir passé la frontière, le train s’est arrêté faute de courant, une erreur d’aiguillage ayant orienté le convoi tracté par une locomotive électrique sur une voie non électrifiée et « circulée » exclusivement  par des trains diesel.