smartrail 4.0: un programme de modernisation du secteur ferroviaire suisse.

De nombreux systèmes techniques de production déterminants pour la circulation des trains mais devenus obsolètes seront remplacés ces prochaines années. Parallèlement, les évolutions technologiques toujours plus rapides offrent aux entreprises de chemin de fer de nouvelles solutions pour améliorer leur efficacité et leur ponctualité.
Les CFF, le BLS, le Schweizerische Südostbahn AG (SOB), le Chemin de fer rhétique (RhB), les Transports publics fribourgeois (TPF) et l’Union des transports publics (UTP) entendent saisir ensemble cette opportunité et préparer le chemin de fer aux défis de demain dans le cadre du programme de branche smartrail 4.0. Dans ce but, la production ferroviaire est considérée pour la première fois de manière globale, de la planification de l’horaire à l’acheminement des trains.
La première étape consistait, jusqu’en 2020, à approfondir et à consolider le concept de cette architecture globale, ainsi qu’à affiner la planification. Composé de plusieurs sous-programmes, le programme smartrail 4.0 traite des évolutions technologiques des 20 prochaines années. Il s’agit de moderniser collectivement le système ferroviaire afin de garantir la robustesse de l’offre future, d’accroître la capacité de l’infrastructure existante, d’améliorer la sécurité des collaborateurs sur les voies et enfin de stabiliser les coûts du système.

Vision & objectif

L’objectif de smartrail 4.0 est de préparer le chemin de fer aux défis de demain. L’utilisation de nouvelles technologies doit permettre de moderniser le système ferroviaire afin de garantir la robustesse de l’offre future, d’accroître la capacité de l’infrastructure existante, d’améliorer encore la sécurité des collaborateurs sur les voies et enfin de stabiliser les coûts du système. La compétitivité du rail pourra ainsi être préservée dans le futur. Notre devise: maîtriser le rail, aujourd’hui comme à l’avenir!

Smartail 4.0 poursuit pour cela un certain nombre d’objectifs concrets :

  1. Garantie de la robustesse de l’offre future
  2. Accroissement de la capacité des lignes sur le réseau existant
  3. Amélioration de la sécurité, en particulier lors des manœuvres et des travaux
  4. Amélioration de l’information clientèle et du transfert de données
  5. Stabilisation des coûts du système dans la production ferroviaire
Comparaison aujourd'hui smartrail 4.0

Objectifs techniques

Les objectifs techniques de smartrail 4.0 se fondent sur les protocoles existants de l’ETCS (European Train Control System). Le programme de branche entend réduire considérablement la complexité des installations tout en recourant à de nouvelles technologies. Il en résulte une architecture globale avec des composants parfaitement coordonnés qui définissent en même temps la portée du programme:

  • Infrastructure ferroviaire physique : smartrail 4.0 s’appuie sur l’infrastructure existante et n’exige aucun changement indispensable à ce niveau. Sa mise en œuvre permettra toutefois de renoncer à l’intégralité des signaux et panneaux, ainsi qu’à la plupart des dispositifs de contrôle de l’état libre de la voie. Cela réduit de 70% le nombre d’installations extérieures - avec toutes les économies qui s’ensuivent en matière de construction et d’entretien
  • Équipement embarqué: avec smartrail 4.0, diverses fonctionnalités jusqu’alors assurées par l’infrastructure sont transférées sur le véhicule. Si l’on prend l’exemple de la localisation, on passe ainsi de la balise à une localisation du véhicule au mètre près. Smartrail 4.0 souhaite mettre en place une architecture standardisée qui dissocie les acquisitions de matériel et de logiciels selon une approche fondamentalement nouvelle, inspirée de l’avionique et de l’industrie automobile.

plus

  • Automatic Train Operation: grâce à smartrail 4.0, le développement progressif du système existant de recommandations de conduite va permettre de proposer une assistance de conduite automatisée (ATO). Pour l’heure, le but est d’atteindre le degré d’automatisation GoA2 (pilotage automatique; le mécanicien de locomotive, qui reste présent en cabine, est responsable de la sécurité). Grâce au contrôle plus précis de la vitesse, l’ATO permet de renforcer les capacités et la ponctualité, ainsi que de réduire la consommation.
  • Localisation exacte : tous les trains peuvent être localisés avec précision, en continu (c’est-à-dire sans distances de block fixes) et de manière sûre (contrôle d’intégrité du train inclus). Cela permet une gestion plus précise des mouvements de trains et donc une hausse de la capacité des lignes. Les dispositifs de contrôle de l’état libre de la voie peuvent ainsi être démontés, ce qui réduit les coûts.
  • Connectivité: une régulation optimisée nécessite une transmission performante des données par radio. Le programme mise sur le futur standard FRMCS pour succéder au système actuel de radio ferroviaire, le GSM-R.
  • Appareil d’enclenchements ETCS : l’enclenchement central ETCS a pour fonction de contrôler l’établissement, la modification ou l’annulation des autorisations de mouvement et des zones de danger sur la voie. Ce composant essentiel intègre et simplifie le système existant de postes d’enclenchement et de Radio Block Center (RBC). L’appareil d’enclenchement ETCS repose sur une logique de sécurité géométrique qui accroît les capacités et facilite l’étude de projet. L’enclenchement ETCS est cantonné à une fonction de .
  • Traffic Management System: assure une planification et une gestion transversales de la circulation des trains. L’élaboration de l’horaire et la gestion du trafic sont largement automatisés. Au moindre écart, un horaire de substitution est automatiquement généré. Cela permettra une utilisation optimisée des installations ferroviaires dans tous les cas de figure.

C’est la mise en œuvre conjointe des différents composants qui permettra d’obtenir tous les effets escomptés et d’assurer une efficacité maximale. En raison de la grande complexité du projet, des plans détaillés de réalisation par étapes ont déjà été établis pour gérer l’implémentation sur l’ensemble du territoire.

Horizons temporels

 
Seit 2017

Konzeptphase

In der Konzeptphase wurde bis 2020 eine einheitliche Gesamtarchitektur entworfen.

ab 2020

Systembereitstellung und Erprobung

.damit der industrielle Rollout zuerst auf Einzelstrecken…

ab 2027

Industrialisierter Rollout

…damit der industrielle Rollout zuerst auf Einzelstrecken…

ab 2030


…und dann auf dem Kernnetz erfolgen kann.

bis 2040
 

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Les grandes étapes

Le programme smartrail 4.0 repose sur une architecture globale avec différents composants soigneusement coordonnés. Pour obtenir pleinement l’effet escompté, il importe de mettre en œuvre tous ces composants (ce qui inclut la simplification des installations extérieures actuelles). Plusieures étapes ont déjà été définies afin de tirer rapidement de premiers bénéfices du programme (économies de trésorerie) et de maîtriser la complexité du système global.

Phase 1

Phase de conception,2017-2020:
caractérisation des exigences architecturales, techniques et fonctionnelles auxquelles devront répondre les futurs systèmes. La faisabilité technique a été validée; les documents nécessaires pour passer à la phase de décision et d’appel d’offres sont réunis.

Phase 2

Phase de mise à disposition du système et d’essais, 2020-2026:
l’industrie développe les produits requis à partir des exigences de l’architecture et des normes en vigueur; le concept est mis à l’épreuve sur trois lignes tests. Toutes les fonctionnalités de smartrail 4.0 ne seront pas encore disponibles.

Phase 3

Déploiement sur des tronçons isolés, 2027-2030:
sur la base des résultats des essais, des tronçons isolables avec une rotation de véhicules réduite sont équipés. Le but est de devoir adapter le moins possible de matériel roulant aux nouvelles prescriptions techniques.

Phase 4

Déploiement industriel sur le réseau central, 2030-2040:
le déploiement industriel sur le réseau central s’effectue en dix segments jusqu’en 2040. Une fois le déploiement achevé, toutes les fonctionnalités de smartrail 4.0 seront disponibles sur l’ensemble du territoire de façon à ce que le bénéfice complet du programme puisse être atteint pour la première fois en 2041.

La migration se déroule sur la base de la STI CCS (Technical Specification for Interoperability Command & Control Signalling), dont la prochaine grande mise à jour est attendue pour 2022. Elle doit inclure des fonctions essentielles pour smartrail 4.0 telles que l’utilisation du standard FRMCS pour l’ETCS et la voix, l’Automatic Train Operation, la balise virtuelle et la surveillance de l’intégrité du train (pour l’ETCS Level 3).