La téléconduite d’un train à distance, qui va bientôt voir le jour, constitue une nouvelle étape entre le train automatique, déjà réalité, et le train autonome, perspective d’avenir. On vous explique !
De quoi parle-t-on ?
Avant de parler de train autonome, il semble important de revenir sur la différence entre autonome et automatique.
- Un train automatique est un train dont le pilotage est partiellement ou totalement automatisé mais dans lequel un opérateur doit rester, et ce, même en cas d’automatisation totale. Ce dernier assure ainsi le contrôle de l’appareil en cas d’urgences ou de situations inhabituelles, qui ne seraient pas gérées par le système.
- Un train autonome à l’inverse ne nécessite aucun personnel à son bord. Actuellement, seuls certains métros sont totalement autonomes (à Paris, Lyon, Lille, Toulouse ou Rennes). Ils circulent sur des réseaux fermés (tunnels et voies aériennes), avec des accès sécurisés au niveau des stations, évitant l’accès aux voies. Les trains, eux, circulent en milieu ouvert, avec le risque d’obstacles imprévus sur les voies (chute d’un arbre, passage à niveau, traversée d’une personne ou d’un animal…). La gestion de ces obstacles étant complexe, aucun train autonome n’a pu voir le jour pour l’instant en milieu ouvert. Pour devenir autonome, un train devra être muni d’un système d’informations lui permettant de se localiser de façon précise, de repérer les obstacles et d’un système d’intégration des informations lui permettant de réagir de façon adaptée aux différentes situations rencontrées.
La téléconduite est un premier pas vers ce train autonome : c’est le principe du « train-drone », sans conducteur à bord, mais télépiloté à distance.
Des trains autonomes pour répondre aux enjeux du secteur ferroviaire
L’automatisation du pilotage a comme premier avantage d’améliorer la sécurité des voyageurs en limitant le risque d’erreurs humaines. Elle permet également de réduire la pénibilité du métier de conducteur de train en l’affranchissant de nombreuses tâches de pilotage.
Automatiser les trains permet des gains économiques importants, en améliorant le débit, la régularité et la ponctualité des appareils. En effet, pour un même trajet, le mode de conduite de chaque conducteur de train est différent. L’intervalle entre chaque train, et donc le cadencement des trains, sont déterminés en tenant compte de ces écarts de conduite. L’automatisation permet ainsi une homogénéisation du pilotage des trains, et donc une réduction de l’intervalle entre chaque train et une augmentation du cadencement.
Ainsi l’automatisation permet de faire rouler jusqu’à 25 % de trains en plus sur une même ligne. Sur une ligne comme Paris-Lyon par exemple, on pourrait passer de treize à seize trains par heure. Ainsi, l’activité TGV générerait plus de recettes et SNCF Réseau, gestionnaire des infrastructures, récupérerait un surplus de 40 millions d’euros de péages ferroviaires par an (1).
La téléconduite va être utilisée à moyen terme pour manœuvrer des convois depuis leur zone de stationnement jusqu’à leur gare de départ. Elle permettra de libérer les conducteurs de trains de cette tâche fastidieuse qui pourront alors se consacrer à l’essentiel de leur mission, piloter les trains d’une gare à l’autre.
Une réalité à ses débuts
- L’Européen Rail Trafic Management System (ERTMS) : son objectif est de permettre l’harmonisation des systèmes de transport ferroviaires européens. Il intègre un contrôle des trains, l’European Train Control System (ETCS), composé d’un système communication par
radiotéléphonie numérique (GSM) entre le train et des centres de contrôle. Le train communique constamment sa position au centre de contrôle, lequel lui transmet en retour les actions à effectuer (accélération, freinage,…). L’ERTMS comporte donc un système d’assistance à la conduite des trains, première étape vers une automatisation.
- Le projet Eole : Le projet du prolongement du RER E vers l’Ouest (Eole) vise à renforcer les connexions entre l’est et l’ouest franciliens. L’actuelle ligne E du RER sera prolongée de 55 km vers l’Ouest, dont 8 km en tunnel. Dans le cadre de ce projet, il est prévu qu’à partir de 2022, la circulation des rames sur le tronçon central de la future ligne (entre Nanterre et la station Rosa Parks, dans le XIXe arrondissement) sera gérée par un logiciel baptisé « NExTEO». Développé par SIEMENS, ce logiciel permet une automatisation sur des voies équipées d’une signalisation classique. L’optimisation de la conduite ainsi obtenue réduira l’intervalle entre chaque train et améliorera donc le cadencement. Cette amélioration du cadencement permettra de passer de 16 à 22 trains par heure. Un conducteur restera à bord pour contrôler la fermeture des portes et reprendre la main en cas d’incident.
- Le projet Télé-Conduite sur Rail (TC Rail) : C’est un projet emblématique, car il représente un premier pas vers le train autonome. La SNCF, l’Institut de Recherche Technologique (IRT) Railenium, Thales, Actia Telecom et le CNES ont lancé officiellement ce projet le 18 octobre 2017. Etalé sur trois ans et demi, il a pour objectif de mettre au point un train-drone, tout en maintenant un très haut niveau de sécurité. Le système ainsi mis en place permettra les manœuvres depuis ou vers les centres de maintenance de trains de fret dès 2019, puis sera ensuite étendu à d’autres trains (TER, Transilien ou TGV).
La téléconduite résulte de la communication radio (terrestre et/ou satellitaire) entre le train et un site à distance et nécessite le développement d’une interface homme-machine (IHM) de conduite à distance.
Selon Pierre Izard, Directeur Général délégué en charge des systèmes et technologies ferroviaires à la SNCF (2): « Le projet de téléconduite sur rail est au cœur de la stratégie du train du futur de la SNCF. Cette stratégie repose sur le développement de différents niveaux d’automatisme, dont le démonstrateur de conduite à distance constitue la première étape ».
Pour Éric Tregoat, Directeur Général, d’IRT Railenium : « Ce programme s’appuie sur nos compétences d’intégration de nouvelles technologies ferroviaires…avec notamment l’Intelligence Artificielle, la géolocalisation, les télécommunications, les méthodes formelles ou encore l‘étude de l’impact des facteurs humains dans les différents niveaux d’automatisation ».
Les défis à relever
- Technologique (géolocalisation et détection des obstacles)
L’une des nouvelles technologies ferroviaires à intégrer concerne la géolocalisation. Le système de positionnement actuel des trains est basé sur le principe des sections de voies, au niveau desquelles les trains sont identifiés. Or ce système est coûteux, en termes d’installation et de maintenance. Pour atteindre une totale autonomie, le train du futur devra être doté de capteurs et de capacités de calcul grâce à l’Intelligence Artificielle. La géolocalisation fait partie des capteurs en question, de même que les détecteurs d’obstacles.
La géolocalisation doit gagner en précision, comme le précise Carole Desnost, Directrice de l’innovation et de la recherche à la SNCF (3) : « L’un des enjeux de l’automatisation ferroviaire sur voie ouverte, c’est la précision de la géolocalisation. Aujourd’hui, ce niveau de précision est de 1 mètre à 5 mètres. Pour qu’un train autonome se déplace en toute sécurité, nous devons atteindre un niveau de détail entre 70 centimètres et 50 centimètres».
Le projet Géofer, fruit d’un partenariat entre la Région Occitanie, le CNES et la SNCF, concerne l’expérimentation d’une géolocalisation plus précise des trains sur la ligne de TER entre Toulouse et Rhodez, grâce au réseau européen Galiléo.
Concernant les systèmes de détection des obstacles, une expérimentation est en cours depuis mai 2017 : des motrices classiques équipées de capteurs détecteurs d’obstacles (télédétection par laser « LIDAR », radars et caméras), font l’objet d’essais de la part de la SNCF. Pour Walter Kinio, vice-président recherche et innovation chez Thales (4) « Les radars sont efficaces pour détecter les autres trains, mais le sont moins pour identifier la présence d’une personne sur la voie. C’est pourquoi il faut aussi envisager des solutions comme les capteurs optiques et les caméras ».
- Numérique (cyber-attaque)
Dans le domaine du numérique, aucune technologie n’est infaillible et un train totalement autonome pourrait faire l’objet d’une cyber-attaque. Ce risque n’est pas acceptable pour la sécurité des passagers, ce qui justifiera la présence d’un conducteur à bord, pouvant agir manuellement pour contrôler le train, avec un freinage d’urgence.
- Intégration au système existant
La généralisation de l’automatisation des trains ne pourra être que progressive dans la mesure où elle devra tenir compte du système existant, comme le précise Luc Laroche, Directeur du projet train autonome à la SNCF (5) :
« Nous vivons une révolution des usages et des technologies. Demain il faudra faire rouler les trains sur les voies existantes en les rénovant ».
L’automatisation des trains est un défi technologique qui devra faire appel à des technologies extérieures au domaine ferroviaire traditionnel, en particulier aux technologies développées dans l’industrie automobile et qui ont permis d’ores et déjà la mise au point de la voiture autonome. La téléconduite d’un train est une étape nécessaire pour relever ce défi et permettre, dans un futur proche, au train autonome de voir le jour.