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Localisation des trains : la révolution est en marche

Des coûts de mise en service et d’exploitations maîtrisés, davantage de trains en circulation et une meilleure information voyageurs... Telles sont les promesses de la localisation des trains « nouvelle génération » . Rencontre avec Valentin Barreau, responsable du projet à la SNCF.

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À première vue, la locomotive Fret verte et l’unique wagon Corail tracté par Martine ne payent pas de mine. Pourtant, ce train de l’Agence d’essai ferroviaire (AEF) joue un rôle clé pour l’avenir de vos voyages : permettre une meilleure localisation de vos trains sur le réseau.

Car si 15 000 trains circulent chaque jour dans l’Hexagone, jouant un ballet orchestré par la signalisation - latérale ou par balises au sol - qui jalonne les 30000 km du réseau, ces installations ne permettent pas de connaître avec une extrême exactitude la localisation des convois. C’est pourquoi nos équipes testent actuellement des technologies qui ouvrent la voie à la localisation précise et continue des trains.

Valentin Barreau, responsable du projet « Localisation des trains » au sein de notre département Innovation & recherche, nous explique les enjeux immenses de cette expérimentation. Car au bout, c’est une évolution majeure en termes d’information voyageurs, de sécurité, de régularité et de fréquence de vos trains.

Qu'entend-t-on exactement lorsque l'on parle de « localisation des trains » ?

On peut définir la localisation comme la fonction qui permet à un train de connaître, en temps réel, en continu et à bord, sa position, sa vitesse et sa direction.

Comment les trains sont-ils localisés aujourd’hui ?

Le système de signalisation français divise les voies ferroviaires en portions. Ces tronçons, appelées cantons ou blocks, n’admettent qu'un seul train à la fois afin d’assurer un espacement suffisant entre les convois allant dans le même sens.

Les trains qui y circulent peuvent être localisés grâce à des balises présentes dans les cantons. Un odomètre1 se charge d'incrémenter la position de la rame depuis la dernière balise rencontrée. Problème : plus le train s'éloigne de la balise, moins sa position est précise. On doit donc s'appuyer sur d'autres équipements au sol, tels que des compteurs d'essieu ou des circuits de voies, afin d'assurer le bon positionnement et donc, la sécurité du train.

Le système actuel est, de fait, perfectible...

Notre projet entend améliorer la qualité du positionnement du train, afin de le localiser précisément et en temps réel sans recourir aux équipements de voies cités qui nécessitent des coûts importants d’installation, de maintenance et de renouvellement.

Trajets du quotidien, activités physiques, smartphones... La géolocalisation fait plus que jamais partie de nos vies. Cela paraît curieux de dire « on ne peut pas localiser en temps réel et en permanence un train »...

Le train est amené à circuler dans des environnements complexes : sous des bâtiments, au milieu de forêts, dans des tunnels. Une puce GPS classique ne suffit pas pour positionner un train précisément dans ce type d'endroits, qui plus est au regard du niveau élevé de sécurité recherché dans le ferroviaire. Pour que vous compreniez, le nouveau système de localisation sur lequel nous travaillons ne peut pas commettre plus d’une erreur non détectée par milliard d'heures, soit tous les 120 000 ans. C'est un niveau de sécurité cent fois plus élevé que dans l'aérien.

  • 1

    erreur de positionnement du train tous les un milliard d’heures

  • Une marge d’erreur de localisation 100 fois plus faible que dans l’aérien

Comment ce nouveau système de localisation fonctionne-t-il ?

Nous ne pouvons pas nous appuyer sur la seule localisation par GNSS2. L'idée est donc de combiner la solution GNSS avec d'autres capteurs, en l'occurrence une centrale inertielle et un capteur de roue phonique, qui compte le nombre de tours de la roue dans un intervalle de temps donné et permet de mesurer la vitesse du train. Nous nous appuyons également sur la cartographie des rails pour positionner en sécurité le train sur sa voie. De plus, la cartographie joue en quelque sorte, un rôle de capteur supplémentaire en utilisant la connaissance de la trajectoire future du train sur les rails.

Où en êtes-vous dans le développement de ces nouvelles technologies de localisation ?

Nous emmagasinons un maximum de données afin de gagner en expérience et de faire monter notre système de localisation en maturité. Les mesures des capteurs précédemment mentionnés sont fusionnées par un filtre mathématique qui va permettre d’obtenir la position précise du train. Parallèlement, une boucle d’intégrité se charge de calculer une enveloppe d’erreur autour de la position sortie par le filtre mathématique. C’est cette enveloppe d’erreur qui est associée au taux d’erreur de 1 fois par milliard d’heure.

Et pour collecter toutes ces informations ?

Nous développons des racks bardés de capteurs afin de les installer ensuite dans nos différents trains : un TGV, des rames RER C et RER D ainsi qu’un TER. Parallèlement, nous utilisons un train d’essai baptisé Martine pour pré-tester les racks et mener différentes séries d’essais.

On va pouvoir mettre plus de trains par heure sur les voies et délivrer une meilleure information aux voyageurs.

Valentin Barreau, responsable du projet Localisation des trains.

Vous évoquez les trains commerciaux. Concrètement, qu'est-ce que la localisation des trains va changer au quotidien des voyageurs ?

Deux changements majeurs sont à prévoir pour les voyageurs : une plus grande régularité et une meilleure information voyageurs. En effet, grâce à la localisation précise et en continue de nos trains, nous allons être capables de fluidifier le trafic en resserrant les trains. Clairement, cela va permettre aux opérateurs de mettre plus de trains chaque heure sur les voies des lignes TGV, TER ou Transilien et donc d'offrir potentiellement plus de trains aux voyageurs. Par ailleurs, nous serons aussi en mesure d’apporter une information beaucoup plus fine aux usagers en cas de retard, d’incident ou sur l’horaire de l’arrivée de leur train.

Comment ?

Par la connaissance précise et en temps réel de la position et de la vitesse des trains circulant sur une ligne, nous pourrons optimiser le trafic et la vitesse de n’importe quelle rame en cas de panne d’un train situé plus loin sur les voies.

Quand ces nouveaux outils de localisation seront-ils opérationnels ?

La localisation satellitaire à destination de l’information voyageurs n’exige pas le même niveau de sécurité que pour les applications liées à la circulation des trains et pourrait donc être mise en application dès maintenant. Un premier besoin a été remonté par Transilien, et des premiers tests sont en cours.. En ce qui concerne le système de localisation satellitaire sécuritaire, qui doit permettre de faire circuler plus de trains sur les lignes, il ne fera sans doute pas son apparition dans les trains commerciaux en circulation avant 2030.

1 Appareil qui mesure une distance parcourue par un train et sa vitesse de déplacement.

2 La Géolocalisation et Navigation par un Système de Satellites (GNSS) désigne un système de localisation et de navigation, associant plusieurs systèmes à couverture mondiale, notamment le système GPS (américain), le système Glonass (russe) et le système Galileo (européen), pour répondre aux besoins des utilisateurs des services terrestres, maritimes et aéronautiques.