Présentation
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Christian CHAUMETTE : Architecte général Contrôle/Commande et Systèmes d’Information Alstom, Saint-Ouen, France
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le contrôle/commande est au cœur de l’architecture électronique des systèmes de transport ferroviaire qui sont embarqués à bord des trains. Il supporte en effet la grande majorité des fonctions opérationnelles nécessaires à l’exploitation et à la maintenance de ces derniers, de la gestion des mouvements proprement dits, jusqu’au divertissement des voyageurs pour les transports de personnes, en passant par la surveillance et le diagnostic des sous-ensembles constitutifs. Cet article fait le choix de traiter toutes les fonctions d’automatismes ferroviaires embarquées sauf celles relatives aux fonctions de protection de signalisation.
Dans un premier temps, cet article ambitionne d’en définir et d’en borner les contours afin d’appréhender cette diversité fonctionnelle et son évolution continue au cours du temps. Il traite de l’architecture électronique et informatique embarquée sans oublier le complément réalisé par le relayage basse tension. Les composantes essentielles du système de contrôle/commande sont présentées et leurs rôles respectifs dans la gestion des différentes opérations qui y sont rattachées sont détaillés. L’article présente les concepts architecturaux sur lesquels il est construit avec une description des solutions techniques et technologiques principales qui sont mises en œuvre pour son implémentation avec une focalisation sur les plus récentes et les plus emblématiques. Il met ainsi en lumière les technologies qui sont déjà à l’origine de la transformation numérique du domaine et celles qui sont susceptibles de le transformer encore plus profondément comme par exemple les technologies de l’Internet (IP), de l’Internet des objets (IoT) ou de l’intelligence artificielle (IA).
Il se poursuit par une présentation non exhaustive des grands enjeux et challenges auxquels le contrôle/commande est ou sera très prochainement confronté pour continuer d’assurer et d’élargir son rôle pour servir toujours plus efficacement les opérations d’exploitation et les attentes légitimes et croissantes des passagers. Les grandes orientations techniques relatives à la digitalisation, à la virtualisation et à la connectivité sont ainsi décrites pour appréhender le concept de distribution applicative bord/sol qui se profile dans une convergence des technologies de l’information (IT) avec celles plus classiques dédiées aux opérations (OT).
L’article précise l’émergence de la très prometteuse maintenance prédictive mais également l’automatisation de la conduite même si cette dernière reste encore hypothétique quant à sa capacité à être compatible avec les exigences de sûreté de fonctionnement.
Il se termine par un exposé relatif à un des enjeux sans doute les plus significatifs et déterminants qui se présente quant à son évolution future à savoir la cybersécurité. L’adoption massive des technologies numériques conduit en effet à une augmentation des risques et des menaces dont il est nécessaire de se prémunir dans le respect des contraintes liées elles à la sûreté de fonctionnement.
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5. Conclusion
Depuis son origine, le système de contrôle/commande s’est adapté aux nouvelles demandes des opérateurs pour améliorer et optimiser sans cesse l’ensemble des opérations nécessaires à l’exploitation du système ferroviaire qu’il équipe, que ce soit pour les opérations de service commercial ou pour les opérations de maintenance inhérentes à cette activité.
Il s’est adapté également, et sans doute de manière encore plus sensible et visible, pour augmenter le confort des voyageurs et transformer progressivement leurs parcours en « expérience passager » avec tous les nouveaux services d’accompagnement et d’agrément que cela suppose.
Plus que jamais, ce dispositif électronique est au cœur du système train. Il agrège de plus en plus de fonctions train déjà existantes mais encore indépendantes et/ou non collaboratives comme le pilotage automatique (Automatic Train Operation), la détection de stabilité bogie (Bogie Monitoring System) ou la détection de déraillement (Derailment Detection System), ainsi que de nouvelles fonctions émergentes comme la télécommande de train RCS (Remote Control System), la détection de collision (Front Collision Detection and Awareness) ou le couplage automatique.
La feuille de route est déjà partiellement écrite avec des ambitions techniques toujours plus hautes comme en témoignent les travaux des groupes de travaux européens Shift2Rail et Connecta pour la définition d’une nouvelle génération NG-TCS (New Generation Train Control System). Cette nouvelle génération vise à fournir entre autres et de manière non exhaustive à ce système une capacité « temps réel » pour la transmission des commandes critiques aux différents organes, à supporter des contraintes de sûreté de fonctionnement au niveau maximum de la norme EN 50128 (SIL4) pour l’intégration des fonctions de signalisation mais également une interopérabilité fonctionnelle entre les différents organes
Le système apparaît quelquefois « tentaculaire » puisqu’il possède l’ambition de contrôler et surveiller tous les systèmes électroniques installés à bord et que sa complexité est croissante.
Une « urbanisation » de son architecture est souvent nécessaire pour le décomposer en sous-systèmes...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Architecture fonctionnelle électrique du train : de la logique câblée à la logique programmée. - Revue Générale des Chemins de Fer, n° 235, janvier 2014.
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(2) - Sécurité du système de contrôle/commande et signalisation ferroviaire : nouvelle approche d’analyse préliminaire des risques. - 5e Conférence Internationale Francophone d’Automatisme, HAL 00339947, novembre 2008.
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(3) - VILLEMEUR (A.) - Sureté de fonctionnement des systèmes industriels - . Éditions Eyrolles (1988).
-
(4) - FRANCASTEL (J.-C.) - Ingénierie de la maintenance : de la conception à l’exploitation d’un bien. - Éditions Dunod.
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(5) - 30 ans de grande vitesse - , Revue Générale des Chemins de Fer (2011).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Railway applications – Classification system for railway vehicles. Part 4 – Function groups. - NF EN 15380-4 - 03-13
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Matériel électronique ferroviaire – Réseau embarqué de train (TCN) – Partie 1 : architecture générale. - IEC 61375-1 - 06-12
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Applications ferroviaires – Systèmes de signalisation, de télécommunication et de traitement – Logiciels pour systèmes de commande et de protection ferroviaire. - NF EN 50128 - 10-11
-
Programmable controllers – Part 3: Programming languages. - IEC 61131-3 - 03-13
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Driver Machines Intefaces for EMU/DMU, Locomotives and driving coaches – Functional and system requirements associated with harmonised Driver Machine Interfaces. - UIC 612 - 06-09
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Information technology — Telecommunications and information exchange between systems – Local and metropolitan area networks – Specific requirements – Part 1: Overview of Local Area Network Standards. - ISO/IEC 8802-1 - 10-01
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