Système européen de contrôle des trains

 Ne pas confondre avec ECTS, le système de crédits universitaires européens.

Le système européen de contrôle des trains (en abrégé ETCS, sigle de European Train Control System) est une composante de l'ERTMS qui est prévu pour remplacer à terme le grand nombre de systèmes de répétition des signaux et de signalisation en cabine actuellement utilisés sur les différents réseaux de chemins de fer européens.

Ce système doit permettre un passage rapide des frontières tout en garantissant la sécurité des circulations. Sa transposition est prévue dans une première phase sur les lignes à grande vitesse et à plus long terme sur l'ensemble du réseau classique. Depuis 2000, il est expérimenté sur des lignes des Chemins de fer fédéraux suisses (CFF), de la Deutsche Bahn (Allemagne), des ÖBB (Autriche) et d'autres.

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, outre qu'elles sont dotées d'un système de traction quadritension, sont équipées pour tous les systèmes de signalisation rencontrés sur les lignes parcourues :

• KVB (France),
• TVM 430 (lignes à grande vitesse de France et de Belgique),
• TBL + Crocodile (Belgique)
• ATB (Pays-Bas)
• LZB (réseau ICE) et PZB (Allemagne).

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 à l'échelle européenne d'un marché 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, en s'appuyant, 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. Depuis 1999, l'ETCS est expérimenté par plusieurs entreprises ferroviaires.

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 roulant, 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 LGV, le niveau 1 existe aussi mais est 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, mais via le réseau GSM-R, 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 uniquement à recaler l'odométrie embarquée. Elles restent aussi nécessaires en cas de panne du "niveau 2" : on peut alors toujours circuler en mode "1".

Sur le TGV POS, l'odotachymétrie a ainsi été sécurisée (3 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 2 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 une demi-minute est parfois nécessaire pour libérer un aiguillage alors que le train est déjà bien loin.

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.

Transmission sol-machine

La communication est encore basée par GSM-R. On doit donc développer un moyen fiable de contrôle de l'intégrité des convois. Les premiers test ne semblent pas avoir été concluant 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.

Comme pour le niveau 2, des eurobalises sont présentes sur la voie de manière à recaler l'odométrie embarquée et pour parer à une panne du niveau 3.

Système supérieur : l'ERTMS

• L’ERTMS (European Rail Traffic Management System) qui comprend
  • Le système de communication sol-train (et train-train(s)) GSM-R basé sur les normes GSM spécifiques au domaine ferroviaire.
  • Le système européen de contrôle des trains ETCS.

Mise en œuvre de l'ETCS

Les premiers essais de l'ETCS selon les spécifications de l'UIC ont été réalisés avec succès à partir de novembre 1999 sur la ligne internationale Vienne - Budapest.

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

• 2000 : FS, Florence-Campo di Marte - Arezzo (ETCS niveau 1) ;
• 2000 : SNCF, Marles-en-Brie - Tournan (ETCS niveau 1) ;
• 2001 : ÖBB, Vienne - Nickelsdorf (ETCS niveau 1) ;
• 2002 : CFF, Zofingen - Sempach (ETCS niveau 2) : après la phase d'essais, la ligne a depuis lors été démantelée et repourvue de signalisation extérieure conventionnelle ;
• 2004 : CFF, Mattstetten-Rothrist (NBS) et Solothurn-Wanzwil (ABS) Mattstetten - Rothrist (le démarrage prévu pour décembre 2005 d'ETCS niveau 2 a été reporté à avril 2007) : depuis août 2007, les trains roulent en ETCS niveau 2 à 200 km/h sur ce tronçon ;
• 2005 : DBAG, 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, essais de la SNCF avec une RTG modifiée 3 caisses sur le réseau français
• 2007, février : Renfe, Madrid - Lleida (ETCS niveau 1 ; 300 km/h)
• 2007 : BLS, tunnel de base du Lötschberg (ETCS niveau 2)
• 2007 : RFF, LGV Est (ETCS niveau 2 ; 320 km/h - cohabitation avec la TVM 430).
• 2009 : Infrabel, Ligne 3 et Ligne 4 (ETCS niveaux 1 et 2);
• 2010 : ZSR, Svaty Jur - Nove Mesto nad Vahom (ETCS niveau 1);
• mars 2011 : Network Rail, Cambrian Lines au Pays de Galles (ETCS niveau 2 - Première ligne au monde à être modernisée en ERTMS^{[réf. nécessaire]}).

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 DB AG, le déploiement de l'ETCS à l'échelle européenne demandera de 15 à 20 ans.

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 22 février 2011.

Notes et références

1. ↑ D'après [1]

Voir aussi

Sur les autres projets Wikimedia :

• « Le système européen de contrôle des trains », sur Wikimedia Commons (ressources multimédia)

Article connexe

• Eurobalise

Liens externes

• (en) l'ETCS sur uic.org
• (de) Exemple d'équipement au Luxembourg
• Web Trains : Bilan positif pour l'ETCS aux CFF