Dans le cadre du lancement du programme « Rail Digital en Allemagne » qui prévoit d’ajouter plus de 20 % de trafic supplémentaire au réseau ferroviaire sans avoir à construire un seul mètre de linéaire supplémentaire, la Deutsche Bahn (DB) va équiper la région de Stuttgart d’un poste d’aiguillage digital (PAD*), du système européen de contrôle des trains (ETCS*) et de la conduite automatique des trains (ATO*). Thales a été retenu fin novembre 2020, à l’issue de l’appel d’offres englobant la réalisation d’ici la fin 2025 des modules 1 et 2 du projet « Nœud digital de Stuttgart ». Le contrat d’approximativement 127 millions d’euros englobe l’installation du poste d’aiguillage digital et du système ETCS, les opérations préalables à l’implémentation de la conduite automatique côté voie et du système de gestion des capacités et du trafic (CTMS*), la livraison d’un centre des opérations technique moderne, largement plus de 6 000 kilomètres de bornes (balises) électroniques, plus de 1 300 points de comptage d’essieux et environ 650 commandes d’aiguillage. Il inclut également un partenariat d’innovation important pour Thales en Allemagne avec le client DB, concernant le développement et la co-conception de nouvelles technologies de pointe pour le déploiement du programme « Rail Digital en Allemagne ». « Le premier nœud digital en Allemagne restera pendant des années la référence pour d’autres métropoles dans toute l’Europe. En collaboration avec la DB AG, la DB Netz AG, la DB Projekt Stuttgart–Ulm GmbH et toutes les autres parties prenantes du projet, nous nous réjouissons de contribuer au modèle des futurs projets de digitalisation. Nous connaissons d’ailleurs parfaitement le nœud ferroviaire de Stuttgart grâce à d’anciens projets et nous nous réjouissons de travailler activement et au plus haut niveau de technicité avec notre client, à l’amélioration de l’offre voyageurs » s’est réjoui Dr Oliver Dörre, directeur Thales Allemagne.
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À partir de 2025, les trains grandes lignes, régionaux et urbains rouleront sur le nœud de Stuttgart doté d’un réseau digital à la pointe de la technologie. Outre la gare centrale et d’autres gares, plus de 100 km de tronçons seront d’abord dotés de la technologie d’aiguillage digitale, du système européen de contrôle des trains ETCS et de nombreuses opérations automatisées. Stuttgart deviendra ainsi le point de départ et le modèle de la digitalisation du réseau ferroviaire allemand dans son intégralité, qui devrait être en grande partie terminé d’ici 2035. Le projet « Nœud digital de Stuttgart » est également une étape importante pour l’avenir du développement des trains urbains. Sur la ligne principale de S-Bahn, le poste d’aiguillage le plus moderne d’Allemagne pilotera à l’avenir les sections (cantons) les plus courtes jamais réalisées, d’une longueur de seulement 30 m. Les trains urbains pourront ainsi se suivre avec une densité inédite en Allemagne. Cela permettra non seulement de réduire sensiblement les retards, mais aussi de faire rouler beaucoup plus de trains qu’actuellement et en toute sécurité.
*Un peu de technique
Postes d’aiguillage digitaux
Les postes d’aiguillage digitaux (PAD) constituent la base de la numérisation. Un système informatique ultrasécurisé est en communication avec des éléments extérieurs, comme des capteurs ou des aiguilles, via des connexions de données cryptées. À l’instar de tout poste d’aiguillage moderne, un PAD surveille en particulier que les trains n’arrivent que sur des tronçons libres et que les aiguilles soient verrouillées dans la bonne position. Contrairement aux postes d’aiguillage électroniques habituels, l’alimentation électrique et les données sont séparées sur le PAD. La fibre de verre permet de réaliser pratiquement n’importe quels écartements entre le coeur d’aiguillage et les éléments extérieurs. À Stuttgart, apparaîtra d’abord un PAD qui pilotera les quelque 100 kilomètres de voie. On y montera trois postes d’aiguillage électroniques utilisés dans le cadre du projet Stuttgart 21, ainsi que d’autres anciens postes d’aiguillage. Les postes d’aiguillage électroniques ou digitaux constituent la base de l’ETCS niveau 2.
European Train Control System (ETCS)
L’European Train Control System (ETCS) est une success story. Conçu dans les années 1990 comme un « système de signalisation » uniforme pour le trafic transfrontalier en Europe, il s’est entretemps répandu dans le monde entier. Dans le « Noeud numérique de Stuttgart », c’est le niveau d’expression 2 qui sera d’abord exploité. Ce faisant, le train et la voie échangent en permanence des données via une connexion radio cryptée. Les trains déterminent leur position précise à intervalles réguliers sur des Eurobalises jaunes ; une sorte de borne kilométrique électronique présente dans la voie. Grâce à des capteurs de déplacement et de vitesse, dont des compte-tours de roues et des radars, le véhicule mesure en continu la distance parcourue et sa vitesse. En recoupant ces informations avec les données transmises par la voie, dont le chemin libre devant le train, l’ordinateur de bord de l’ETCS calcule en continu, entre autres, le chemin libre devant le véhicule et la vitesse autorisée. Contrairement à la technique de signalisation conventionnelle, avec laquelle des points lumineux sur les signaux communiquent, par un système de type feux de circulation, des informations relativement simples sur un maximum de deux tronçons en amont du train, avec l’ETCS niveau 2 le conducteur obtient une image de la situation bien plus précise et actualisée en permanence. Alors qu’avec la technique conventionnelle de commande et de surveillance un tel tronçon mesure au moins un kilomètre, l’ETCS permet de le raccourcir quasiment à volonté.
Conduite automatique des trains (ATO GoA 2)
La conduite automatique des trains (Automatic Train Operation – ATO) sera exploitée à l’avenir dans le noeud digital de Stuttgart au niveau d’automatisation 2 (Grade of Automation 2, GoA 2). Le système fonctionne comme une sorte de régulateur de vitesse télécommandé : la voie communique au train quand il doit se trouver à quel endroit. L’électronique de commande régule la vitesse en conséquence. En cas de retard, la conduite se fait à la vitesse maximale autorisée pour respecter les horaires et en consommant le moins possible. L’ATO permet un arrêt à quai d’une très grande précision. Le conducteur est à bord, surveille le trajet et peut intervenir à tout moment. Basé sur l’ETCS, l’ATO permet une conduite ultraprécise. Ainsi, les retards sont évités et l’intervalle entre deux trains est écourté.
Système de gestion des capacités et du trafic (CTMS)
Le système de gestion des capacités et du trafic (CTMS) est un élément central de la future exploitation ferroviaire et doit, entre autres, permettre une meilleure utilisation des infrastructures existantes, grâce aux procédures automatiques d’accélération et de décélération. Ceci doit conduire à une augmentation des capacités et à une meilleure qualité d’exploitation. En l’état actuel de son développement, le CTMS sera basé sur des algorithmes de dernière génération provenant de l’intelligence artificielle (IA) et de la recherche opérationnelle (RO).
