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Les trains autonomes, c’est le futur, estime Thales

  • Les trains autonomes, c’est le futur, estime Thales

    Les trains autonomes, c’est le futur, estime Thales

    Après la voiture autonome, dont on entend parler un peu partout, pourquoi ne pas envisager le train autonome ?

     
    La voiture autonome ne cesse de faire les gros titres. Au mois d’août dernier, Ford a annoncé son intention de produire en série, d’ici 2021, un véhicule 100 % autonome dédié au covoiturage, tandis que, de son côté, Uber prévoit de débuter un service de transport de passagers avec des véhicules sans chauffeur dans la ville de Pittsburgh.

     

     

    « L’heure est à la technologie des véhicules autonomes », a récemment déclaré William Peduto, maire de Pittsburgh, au Washington Post. « La mobilité, et plus spécifiquement la mobilité urbaine, s’oriente de plus en plus vers la voiture partagée, électrique et autonome. »

    La course dans laquelle se sont lancés les constructeurs automobiles et les entreprises technologiques pour tenter de tirer profit de cette technologie sans conducteur tire le signal d’alarme pour l’industrie ferroviaire. Alors que le transport routier constitue d’ores et déjà une menace sérieuse pour le rail, toute technologie destinée à faciliter les déplacements sur la route ne pourra qu’intensifier la concurrence intermodale.

     

     

    La bonne nouvelle, en revanche, c’est qu’une production en série s’accompagnera probablement d’une baisse du prix des composants utilisés dans la fabrication des véhicules autonomes, notamment les capteurs, ouvrant ainsi des perspectives d’adaptation de la technologie automobile au développement de solutions spécifiques au train.

     

     

    Automatique ou autonome ?
    L’idée de train autonome soulève une question évidente : ce type de solution n’existe-t-il pas déjà ? La réponse est : pas tout à fait. Aujourd’hui, les trains sans conducteur les plus sophistiqués sont automatiques, mais pas vraiment autonomes.

     

    Les métros équipés du système CBTC (communications-based train control) en sont un parfait exemple. Thales a inventé la technologie CBTC il y a plus de 30 ans et, à ce jour, la solution SelTrack est déployée sur plus de 60 lignes de métro dans 30 villes du monde, un record à ce jour inégalé.

    Si, dans le système CBTC, les trains sont pilotés par des calculateurs, on trouve toutefois encore la présence d’un conducteur ou d’un assistant à bord. Le train envoie des données et reçoit des instructions, mais ce n’est pas lui qui prend les décisions. Ce sont des systèmes externes qui s’en chargent.

     

    Le recours à des systèmes externes impose un certain nombre de contraintes. Parmi celles-ci, le besoin d’un système de « détection secondaire », en d’autres termes d’un système de positionnement de secours. Pour cela, des dispositifs de voie (compteurs d’essieux ou circuits de voie) sont nécessaires, entraînant un surcoût.

     

     

    La prochaine étape sera d’équiper le train de capteurs et de capacités de calcul, comme la voiture Google, afin qu’il puisse prendre lui-même des décisions.
    « Dans les systèmes CBTC actuels, le contrôle du train se fait depuis le sol », explique Amaury Jourdan, vice-président et directeur technique chez Thales. « La prochaine étape sera d’équiper le train de capteurs et de capacités de calcul, comme la voiture Google, afin qu’il puisse prendre lui-même des décisions. Augmenter le nombre de fonctionnalités à bord du train permettra de réduire le nombre d’équipements sur la voie et donc d’abaisser les coûts de maintenance. Cela fera une grosse différence. »

     

     

    Dresser un état des lieux
    Un train autonome doit être capable de faire trois choses. Premièrement, il doit savoir où il se trouve. Deuxièmement, il doit savoir ce qu’il y a devant lui et, troisièmement, il doit être capable de décider s’il doit avancer ou non.

    Les capteurs ont un rôle essentiel à jouer là dedans. Les équipes d’ingénieurs Thales au Canada et au Royaume-Uni travaillent actuellement à la validation d’un concept de train autonome. Un de leurs axes d’étude est de déterminer les types de capteurs les mieux adaptés.

    « La technologie radar est une possibilité sérieuse », estime Walter Kinio, vice-président Recherche et innovation chez Thales. « Les radars sont efficaces pour détecter les autres trains, mais le sont moins pour identifier la présence d’une personne sur la voie. C’est pourquoi il faut aussi envisager des solutions comme les capteurs optiques et les caméras. C’est d’ailleurs la direction empruntée par l’industrie de la voiture autonome. »

     

     

    Outre la détection d’objets, les radars semblent prometteurs en termes de positionnement : un radar embarqué sur un train peut être utilisé pour détecter des balises situées entre les voies. Aucune alimentation électrique n’est nécessaire. La maintenance est réduite au minimum. « Nous prévoyons d’introduire la technologie radar d’ici le début 2018 », précise Jourdan.

    Capacité et coût sont les deux critères qui seront pris en compte pour sélectionner le type de capteurs. La technologie Lidar, par exemple, utilise des lasers pour générer des images 3D précises. Mais son coût est élevé. « On peut faire beaucoup de choses avec des caméras et un logiciel adapté », constate Jourdan. « Ces deux solutions sont actuellement à l’étude. »

    Les mécanismes de fusion de capteurs sont un autre axe de travail. Ils permettront aux trains d’élaborer une image précise de leur environnement en combinant des données issues de capteurs multiples.

     

     

    Pour coordonner ce qui se passe sur le réseau, un système de régulation centralisé demeure nécessaire. C’est à ce niveau-là que le système CBTC va continuer à jouer un rôle.
    Si les fonctions critiques de sécurité, y compris les enclenchements, vont probablement devenir davantage centrées sur le train, un système de supervision centralisé restera toutefois nécessaire, estime Kinio. « Pour coordonner ce qui se passe sur le réseau, un système de régulation centralisé demeure nécessaire. C’est à ce niveau-là que le système CBTC va continuer à jouer un rôle. »

     

     

    Autonomie : les applications possibles
    Les perspectives d’amélioration de la capacité, de réduction des coûts de fonctionnement et d’élimination des infrastructures de voie signifient que le métro figurera probablement parmi les premiers candidats à l’autonomie.

     

    Toutefois, cette technologie présente également du potentiel pour d’autres applications. L’autonomie pourrait être vitale pour les lignes ferroviaires rurales, permettant d’abaisser les coûts de fonctionnement tout en maintenant, voire améliorant, le service sur ces lignes. Des applications sont également envisageables sur le marché des autobus express (Bus Rapid Transit).

     

    Les travaux de recherche réalisés sur l’autonomie des trains pourraient également avoir des répercussions importantes sur le développement du système ETCS (European Train Control System) pour les réseaux grandes lignes. Il est fort probable que la prochaine évolution de cette norme – ETCS de niveau 3 – s’appuie fortement sur des technologies avancées extérieures au domaine ferroviaire traditionnel.

     

     

    « Les technologies autonomes ont un bel avenir devant elles », pense Jourdan. « Je suis absolument convaincu que nous avons tous les atouts en main pour relever ce défi. »

     

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