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  • LA SIGNALISATION FERROVIAIRE

    ET LES POSTES DAIGUILLAGES

    MODERNES

    Claude JULLIEN - FNAUT-PACAClaude JULLIENNovembre 2000

    La situation du Poste Central

    de Marseille-Saint-Charles

  • Claude JULLIEN - FNAUT PACA / ADTC-AM - Indice C 13/11/2000

    Extrait dun document global sur la Modernisation de la ligne Marseille - Aix-en-Provence (Annexe 2) Page 1 / 9

    LA SIGNALISATION FERROVIAIRE

    ET LES POSTES D'AIGUILLAGES MODERNES

    Ce chapitre dcrit succinctement les systmes les plus labors de la signalisation actuelle SNCF, afin dclairer les lecteurs peu au fait des problmes ferroviaires.

    1 - L ESPACEMENT DES TRAINS

    1 - a - LE BAL : Block Automatique Lumineux Le BAL gre lespacement des trains. La voie est dcoupe en cantons successifs, et un seul train peut pntrer la fois dans chacun deux. Chaque canton est sous le contrle dun circuit lectrique - utilisant comme support physique les deux files de rails - appel circuit de voie . La prsence dun train dans un canton provoque la mise en court-circuit des deux files de rails, donc la chute dun relais et la fermeture du signal de protection (un seul feu rouge). la suite de lavancement du train, la libration du canton ( par le dernier essieu du train ) provoque leffet inverse. Le circuit de voie prsente lnorme avantage de dtecter les wagons isols ( par exemple suite une drive ou une rupture dattelage ) ainsi que les rails casss. En raison de son norme inertie, un train ne peut pas s'arrter brusquement sur quelques mtres. La longueur du canton est donc dfinie pour respecter la distance d'arrt du train le plus contraignant de la ligne, soit un train trs rapide, soit un train de Fret trs lourd. Il est donc ncessaire d'avoir aussi un signal d'avertissement (un seul feu jaune), qui est en ralit le signal le plus important de la signalisation ferroviaire. C'est pourquoi, sur un panneau lumineux de BAL, l'avertissement est toujours le feu le plus bas, afin d'tre visible malgr les obstacles suprieurs les plus bas. En voie unique, le BAL doit aussi grer automatiquement la protection des trains envoys lun contre lautre (nez nez), grce la fonction d Enclenchement de Sens . En ce qui concerne la fonction despacement des trains en pleine voie, le BAL peut prsenter sur une mme cible, trois indications diffrentes :

    - lindication de voie libre, grce un feu vert - lindication davertissement de fermeture du prochain signal, grce un feu jaune - lindication de protection dun train ( smaphore ferm ), grce un feu rouge

    Lorsqu'un train parcourt un itinraire comportant divers appareils de voie, il faut le protger des autres trains susceptibles d'utiliser un itinraire scant. Tous les itinraires scants sont donc bloqus par la prsentation d'un signal carr (on a repris la terminologie de la signalisation mcanique, o ce signal avait la forme carre), qui prsente 2 feux rouges verticaux, ayant pour signification "Arrt absolu".

    1 - b - LE BAPR : Block Automatique Permissivit Restreinte Le BAPR est un peu le BAL du pauvre, do une politique dapplication des lignes trafic moyen. Le BAPR se caractrise par des cantons gnralement beaucoup plus longs que ceux du BAL ( souvent aux alentours de 6 000 m ) apportant dj une indiscutable limitation de capacit. Ce Block est dit permissivit restreinte , car les smaphores ne sont franchissables en marche vue quau bout de 10 minutes ou sur accord du rgulateur de la ligne, pour viter dans toute la mesure du possible des marches vue sur des distances trop importantes. Toutes les gares sont protges par un disque lumineux - ayant la mme fonction quen signalisation mcanique - et donc imposant la marche vue sur les aiguilles dentre en gare en cas de fermeture, alors que le mcanicien des mouvements omnibus sait trs bien quil doit marquer larrt, et quil ny a jamais de manuvres sur la ligne dAix (sauf gare de Gardanne). En fait, les cantons de BAPR stendront de gare gare, ce qui de Gardanne Aix napportera que de trs faibles progrs par rapport la signalisation manuelle actuelle.

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    2 - LA COMMANDE DES ZONES D APPAREILS DE VOIE

    2 - a - l'origine du chemin de fer Les appareils de voie taient commands pied d'oeuvre, situation tolrable quand il y avait peu d'aiguillages et peu de trafic. 2 - b - Les premiers postes Les gares tant de plus en plus compliques, et le trafic se dveloppant, il fallait concevoir un systme de commande garantissant la scurit vis vis des risques de collision des trains. Pour les petites gares : Chaque appareil de voie comportait une serrure qui autorisait le dverrouillage et la manuvre de l'aiguillage, pied d'uvre. La cl de la serrure tait libre physiquement depuis une serrure centrale d'enclenchements mcaniques, situe dans le BV de la gare. Ce genre de gare tait protge l'entre par un disque rouge, imposant la "marche vue" et l'arrt en gare. Pour les moyennes ou grandes gares : Les appareils de voie taient commands depuis un poste central, soit par une transmission rigide, soit par une transmission funiculaire, au moyen de grands leviers pour les aiguillages, et de petits leviers pour les signaux. Les leviers taient verrouills ou librs par une table d'enclenchements mcaniques centrale situe au pied des leviers (un authentique chef d'oeuvre de mcanique, et l'tude des enclenchements demandait un grand savoir faire). Afin de reprer la situation d'occupation des voies et les itinraires en service, et contrler l'effet des actions du poste, les aiguilleurs disposent d'un " Tableau de Contrle Optique " (TCO) mural. Une grande gare pouvait comporter plusieurs postes pour ne pas atteindre des longueurs de transmissions rigides trop importantes (limites par la force humaine, le gel, etc ...), d'o la notion d'enclenchements de "postes postes". Il existe encore sur le rseau franais de nombreux postes mcaniques, du "type 1945". La situation devenait inextricable dans les grandes gares, et le travail des aiguilleurs tait trs compliqu. En effet, ces derniers devaient imaginer dans leur tte la succession des manuvres, dans l'ordre de la scurit :

    - fermeture des carrs des futurs itinraires scants - manoeuvres des bons aiguillages pour tablir un itinraire - ouverture du signal d'entre de l'itinraire

    malgr la protection apporte par la table d'enclenchement, sinon, ils ne pouvaient pas manoeuvrer un levier. 2 - c - Les premiers postes modernes Les postes lectriques : Pour faciliter le travail des aiguilleurs, limiter leur dpense physique, et centraliser davantage les postes d'une mme gare, on procda la motorisation des appareils de voie, commands par un simple commutateur lectrique. Les signaux devinrent lumineux, ce qui facilitait leur commande distance. Il serait trop long de dcrire ici la gense des diffrents modles de postes lectriques, qui allrent du modle conservant une table d'enclenchement mcanique jusqu'aux premires commandes d'itinraires complets ou partiels. Il faut pourtant signaler que si toutes les grandes gares parisiennes ont connu une modernisation des postes au profit de PRS, PRCI, voire PAI, la prestigieuse gare de Paris-Gare-de-Lyon est toujours sous la dpendance d'une multitude de vieux postes lectriques, mme s'il s'agit du type le plus labor, et la dcision vient seulement d'tre prise de moderniser cette gare avec un PAI qui sera sans doute le plus grand de France. Un chantier qui va durer plusieurs annes. 2 - d - Le PRS : Postes tous Relais transit Souple Dans les PRS, les aiguillages et les signaux dune zone gographique dtermine sont gnralement sous la dpendance dun poste central dont les enclenchements de scurit sont assurs par des relais. Ce type de poste permet le Transit Souple , cest dire que grce des contrles de zones par circuit de voie, il libre automatiquement les " itinraires scants au fur et mesure de lavancement dun train sur un itinraire dj trac, do son nom de Poste tous Relais transit Souple ( PRS ). La commande des itinraires seffectue partir dune table centrale (ou plusieurs) comportant un seul bouton pour chaque itinraire. Un enregistrement limit des itinraires est possible (bouton pouss ou tir). Le TCO mural atteint parfois des dimensions impressionnantes.

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    2 - e - Le PRCI : Postes tout Relais Commande Informatique Il sagit strictement du mme type de poste que le PRS en ce qui concerne les enclenchements de scurit. Il comprend donc une salle de relais. Par contre, la table centrale est remplace par un interface informatique ( avec Console(s) de visualisation, clavier, souris ) permettant plus facilement des fonctions supplmentaires plus labores (Enregistrement et Progression des Itinraires - Tlcommande - Suivi des Trains, etc... ). C'est la technologie du Poste principal qui commande le plateau de la gare St-Charles. 2 - f - Postes satellites Dans les trs grandes gares, stendant sur une zone gographique importante ( comme Marseille Saint-Charles ) les zones loignes du poste central sont places sous le contrle dun poste annexe aveugle ( appel Satellite ) contenant les relais denclenchements de la zone, command depuis la table centrale ( par exemple : Satellite de Blancarde ), mais toutes les actions sont visualises sur le TCO du poste central. Cette mthode permet d'viter un cblage " fils fils " sur plusieurs kilomtres, ce qui ne serait pas vraiment scuritaire (chutes de tension, rats de commande ou de contrle) et coterait assez cher. Seuls les commandes d'itinraires et la visualisation du TCO sont cbles (en ralit de plus en plus par l'intermdiaire d'une commande multiplexe par fibre optique).

    3 - LES POSTES ENTIREMENT INFORMATISS

    3 - a - LE PAI : Poste d'Aiguillage Informatis Il sagit de postes o la totalit des enclenchements est assur par linformatique en remplacement des relais mcaniques. La majorit des techniciens trangers aux chemins de fer simaginent quaujourdhui ce type de poste est en voie de gnralisation depuis longtemps, ce qui est une grave erreur, en tous les cas en France. La SNCF a longtemps estim que les logiciels ne prsentaient pas un caractre de scurit intrinsque comme les relais mcaniques, et elle a fait preuve dune trs grande prudence pour basculer vers le tout informatique. Le PRCI de Saint-Charles comporte donc encore une salle denclenchements relais. L'aventure du PAI commena avec 2 postes prototypes, il y a plusieurs annes, Chteauroux et St-Germain-des Fosss. Le nouveau poste central de Strasbourg est actuellement le plus grand PAI de France. Ce type de poste prsente dnormes avantages en terme de cot, de facilit dinstallation, de simulation des enclenchements en usine, de diminution du gros uvre des btiments, etc ... La situation est compltement diffrente dans dautres pays europens, en particulier au Danemark, o la presque totalit du rseau est sou la dpendance de postes entirement informatiss. La mise en uvre d ASTRE pourrait bouleverser la situation. Ds le dpart, les concepteurs ont inscrit dans le cahier des charges quASTRE pourrait, selon la situation existante locale des postes, soit assurer les enclenchements par programme informatique rsidant dans lordinateur central de commande, soit commander les itinraires travers les postes existants, en utilisant en particulier leur appareillage de contrle de zones. Par exemple, il serait dommage de dtruire un PRCI rcent, donc non amorti, au profit dASTRE, alors quASTRE pourrait remplacer avantageusement du jour au lendemain un vieux poste mcanique leviers. 3 - b - Le PIPC : Poste Informatis de technologie PC Cest une petite rvolution particulirement heureuse qui savance, car la SNCF tient l une technologie peu coteuse qui pourra sappliquer aux petites et moyennes gares (jusqu' 120 itinraires). De plus, cette technologie serait particulirement compatible avec ASTRE. Le PIPC utilise une architecture informatique inspire de laronautique (pilotes automatiques davions), avec des processeurs travaillant en parallle et des systmes voteurs qui permettent de survivre une premire panne. Ainsi le PIPC est constitu de 2 MCCS ( Modules de Commande et de Contrle de Scurit ) identiques, travaillant en parallle. La dfaillance de lun deux est couverte par lautre. Chaque MCCS comprend 2 units centrales matre / esclave, base de micro-ordinateurs PC du commerce fiabiliss. La comparaison permanente entre le rsultat du traitement des 2 fois 2 units centrales apporte la preuve du bon fonctionnement du poste, ou dtecte une panne. Linterface avec le terrain (signaux, aiguillages, circuits de voie, etc ... ) exigeant une certaine puissance, se fait par un systme relais classique, mais pourrait voluer ves des relais statiques semi-conducteurs.

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    Lagent circulation dispose dun clavier et de 3 crans dont lun doit obligatoirement prsenter ltat de la ligne. Le PIPC, pourtant prsent au dpart comme un petit poste, peut commander jusqu 120 itinraires, ce qui nest pas rien, pour un prix dfiant toute concurrence par rapport un PRCI. Autre caractristique intressante : un PIPC peut prendre en charge la commande dporte dun ensemble dautres petits PIPC, crant ainsi une pseudo Commande Centralise particulirement conomique.

    4 - AMLIORATIONS COMPLMENTAIRES DE LA SCURIT

    4 - a - LE KVB : Contrle de Voie par Balise Le KVB est apparu au dbut des annes 80 et a pour but de garantir le respect des signaux ferms (smaphores ou carrs). Il est en voie de gnralisation sur toutes les lignes importantes, en commenant gnralement par les bifurcations. Le KVB utilise des balises en voie, reprsentatives de ltat de la signalisation, interroges par des lecteurs ports par les locomotives. Dans les zones de circulations trs denses, le KVB a considrablement amlior la scurit, mais il a aussi introduit des effets pervers de limitation du dbit. En effet, quand un train a franchi une balise avec une restriction de vitesse ( par exemple, un avertissement ), il ne peut reprendre sa pleine vitesse quau franchissement de la prochaine balise, alors que souvent le conducteur aperoit dj le prochain panneau de signalisation qui est repass au vert. Il devra imprativement se traner 30 km/h jusquau prochain signal avant de trouver une balise de libration. Le KVB est donc assez mal adapt aux zones de trafic banlieue ( par exemple : rsultats plutt pnalisants, voire catastrophique sur le dbit dans lavant-gare banlieue de Paris Saint-Lazare, voire galement St-Charles ). C'est pourquoi il est n un KVB "numrique" qui autorise la libration anticipe. 4 - b - La Banalisation des Voies Le sens de circulation des trains est gnralement immuable. En France, les trains roulent gauche, sauf en Alsace-Lorraine o les lignes furent construites par les Prussiens. Les installations de signalisation ne sont donc conues que pour fonctionner dans un seul sens, sur une voie donne. Dans quelques cas particuliers, il sest avr utile de prvoir une modification du BAL pour permettre la circulation des trains en toute scurit dans nimporte quel sens. La ligne Houille - Sartrouville, connaissant un important trafic banlieue fut ainsi quipe avant la seconde guerre mondiale. Lexemple le plus clbre reste la rampe sud de Blaisy-Bas depuis Dijon, o sur 28 km, les trains peuvent utiliser nimporte quelle voie, depuis l'lectrification de Laroche-Migennes Dijon, en 1950. La SNCF regroupait les trains de voyageurs dun mme sens, qui utilisaient ensuite la voie de gauche normale, tandis quune autre batterie de trains de Fret montait la rampe par la voie de droite. Aprs passage de la batterie montante, la ligne tait livre une batterie descendante, et ainsi de suite. Il sen est suivi une augmentation importante de la capacit de ce tronon, associ une utilisation intelligente de lexploitation en batteries. Depuis la mise en service du TGV - PSE, lexploitation en batterie est moins utilise.

    4 - c - LES IPCS : Installations Permanentes de Contre - Sens En cas dincident sur une seule voie (train en panne, chute dun vhicule routier sur une voie, incident catnaire, etc ...), il faut se rsoudre faire passer les trains contre-sens sur lautre voie, sous le rgime de VUT (Voie Unique Temporaire). La procdure est trs lourde, manuelle en ncessitant des changes de dpches entre les agents des gares et les mcaniciens, etc ... Le dbit de la ligne chute de manire catastrophique et il faut parfois des heures pour rsorber ce type dincident. La banalisation intgrale des deux voies reste rare, car elle cote chre ( sauf avec ASTRE o elle est gratuite ) et demande linstallation dun appareillage relativement complexe. La SNCF a tudi une version simplifie qui permet dutiliser - SANS PRAVIS - lautre voie contre-sens, sous certaines restrictions. Les cantons contre-sens sont gnralement assez longs, voire mme unique entre lentre et la sortie de lIPCS. Il sensuit un dbit infrieur celui de la voie directe, mais sans commune mesure avec les restrictions des VUT, et les IPCS restent conomiques. Les IPCS sont trs utiles pour les zones contigus des grands chantiers de renouvellement de voie. Souvent, on programme leur mise en place en fonction de ces grands travaux. Aprs lexcution des travaux, les IPCS restent en place pour le plus grand bnfice de lexploitation.

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    5 - SUR LES LIGNES GRANDE VITESSE : LA TVM - Transmission Voie Machine Ce systme de signalisation est ne pour les besoins du TGV ( TVM 270 pour le TGV-PSE et TVM 300 pour le TGV-Atlantique). La version la plus labore est la TVM 430 du TGV - Nord et du Tunnel sous la Manche, tendue depuis toutes les nouvelles LGV. La TVM conserve le principe du circuit de voie mais elle est couple un systme de Contrle permanent de la vitesse des trains. Il ny a plus de signaux latraux le long de la voie ( difficiles observer 300 km/h ) et les indications des signaux en cabines transitent sous forme dimpulsions codes dans les deux files de rails. Dans le cas du Tunnel sous la Manche, pour augmenter le dbit, on utilise une courbe de contrle de vitesse chevauchant plusieurs cantons trs courts ( environ 300 m ). Le cot devient prohibitif, mais pour ce tunnel, il fallait prserver la capacit maximale.

    6 - LES AVANTAGES ET LES INCONVNIENTS DE LA SIGNALISATION MODERNE CLASSIQUE

    Avantages : - trs haut niveau de scurit - dbit lev - dtection des vhicules en drive - dtection des rails casss - faible niveau dquipement sur les engins moteurs ( sauf TVM pour les TGV o le matriel embarqu

    est dj complexe )

    Inconvnients : - cots levs lcartant des lignes petits trafics - cantonnement rigide - procdures de consignation pour travaux assez lourdes avec des rsultats pas entirement satisfaisants,

    surtout dans les zones de gares - technologie des circuits de voie parfois encore sensible aux courants perturbateurs gnrs par les

    engins de traction modernes utilisant des commutateurs lectroniques de puissance fronts raides (redresseurs contrls, hcheurs, onduleurs).

    - et surtout, l'inconvnient majeur, cots proportionnels la longueur des lignes ou la complexit des gares, et non pas au trafic, limitant la signalisation moderne aux seules lignes importantes

    7 - SITUATION FINALE DU POSTE CENTRAL DE MARSEILLE SAINT-CHARLES

    En ralit, la situation du poste central de Marseille St-Charles a considrablement volu depuis sa mise en service en l'an 2000, peu avant l'arrive de la LGV-Med en juin 2001. Le poste de St-Charles n'est donc plus du tout seulement un PRCI. Avec la modernisation de la ligne Marseille - Aix, la quasi totalit des voies sous la dpendance de St-Charles est cantonne par du BAL, sauf la LGV-Med sous contrle de la TVM. 7 - a - Situation initiale du poste de Marseille St-Charles Le nouveau PRCI de St-Charles a remplac en l'an 2000 le vieux PRS qui avait t mis en service vers 1957, pour l'arrive de l'lectrification. Le btiment (vide) du vieux PRS est toujours en place. L'ancien TCO, vritable pice de muse, est conserv dans un couloir du nouveau PRCI. Une tude avait t mene sur la possibilit d'adapter l'ancien PRS l'arrive du TGV. La situation tait catastrophique :

    - le PRS n'aurait pas pu accueillir la salle et l'appareillage de la Commande Centralise de la LGV - le cblage tait en trs mauvais tat, et lorsque des techniciens voulaient intervenir, l'isolant des fils de

    la salle relais leur restait dans les mains ! - les relais taient trs vieux, et les 3 dernires annes, une voiture spciale de cantonnement munie d'un

    appareillage spcial, stationnait Marseille longueur d'anne, voiture dans laquelle des techniciens passaient leur temps rgler les relais par roulement !!!

    - il ne fallait surtout toucher ... rien, sous peine de panne gnralise dfinitive ! - les cots de maintenance du poste devenaient prohibitifs

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    7 - b - Le nouveau PRCI de Marseille St-Charles La construction d'un nouveau poste s'imposait donc, et c'tait aussi l'occasion de bnficier des dernires technologies de l'poque. Le nouveau btiment a donc t inaugur en 2000. Le PRCI commande l'ensemble de l'avant-gare de St-Charles, aprs un remaniement trs important du plan de voies. Le TCO fait 18 m de long dans sa version finale, comprenant la commande de la LGV, pour 1300 itinraires au total dont 450 sur la LGV. Les diffrentes tables de commande comprennent des crans plats, clavier, souris, etc ... Le contrle se fait sur le TCO ou sur les crans locaux. L'interface informatique entre les tables de commande et la salle relais prend le nom de " Mistral ", le premier du genre en France. Grande premire : le systme Mistral comporte un simulateur, particulirement utile pour la formation des aguilleurs, mais galement pour prvoir et simuler des modifications ultrieures, la nuit, en l'absence de circulation des trains. Le caractre prototype du systme Mistral amnera le modifier profondment dans la nuit du 11 au 12 dcembre 2010 (mais modifications essentiellement logicielles, ce qui montre bien les avantages de l'informatique). Cette dernire version a t adopte pour tous les nouveaux postes en France ( PRCI puis PAI ). Autre particularit : le satellite de Blancarde, qui commande une zone devant connatre de grands bouleversements ( 3 voie Marseille - Aubagne ) reste sous la dpendance du satellite PRS initial, et le poste central de St-Charles comporte donc toujours une table PRS boutons poussoirs, dmonte depuis le vieux PRS, puis transfre au PRCI, et dont l'action va jusqu' St-Marcel. Le poste de St-Charles commande alors la zone des voies principales de St-Louis-les-Aygalades (direction Paris), le raccordement des Chartreux (vitement direct de St-charles), jusqu' St-Marcel (ligne Marseille - Nice). 7 - c - Le nouveau PRS de l'Estaque La gare de l'Estaque, sige de nombreuses bifurcations importantes (4 directions double voie) tait sous la dpendance d'un vieux poste mcanique de 60 grands leviers, plus des petits leviers. J'ai eu la chance de le visiter quelques semaines avant sa mise hors service. Ce poste a t remplac par un PRS en 1995, soit bien avant la construction du PRCI de St-Charles. Il est situ dans le BV de la gare de l'Estaque, avec une table de commande locale classique boutons poussoirs. En dcembre 2011, le poste PRS de l'Estaque a t pris en charge par le poste central de St-Charles, avec interface Mistral, le transformant de fait en satellite PRCI, la salle de relais rsidant toujours l'Estaque. La table de commande locale peut toujours tre ractive en cas de ncessit, mais selon une formule moderne comprenant crans plats, clavier, souris, etc ... 7 - d - L'arrive du TGV en juin 2001 L'arrive du TGV et la prise en charge de la Ligne Nouvelle jusqu' Allan (Drme), au sud de Montlimar, avait t prvue de construction, y compris pour le TCO. Tout avait donc pu tre test vide, puis avec des circulations d'essais, avant la mise en service commerciale de la LGV. La Ligne Nouvelle est cantonne selon la TVM 430. 7 - e - Modernisation de la ligne Marseille - Aix Depuis la dernire visite du CESER, une table supplmentaire a t implante dans le poste central afin de commander l'ensemble de la ligne Marseille - Aix. La dpendance des gares sous PIPC , et l'implantation du BAL, rend particulirement facile le dialogue avec le systme Mistral, crant de fait, et de manire relativement conomique, une Commande Centralise. 7 - f - Modernisation du satellite de Blancarde Le vieux satellite PRS de Blancarde a t rcemment remplac par un nouveau satellite de technologie PAI (donc sans salle relais). Le nouveau btiment sans fentres, peint en jaune particulirement criard, attirent tous les tagueurs du quartier. La table de commande est situe dans le poste central.

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    8 - SITUATION FUTURE DU POSTE CENTRAL DE MARSEILLE SAINT-CHARLES 8 - a - Troisime voie Marseille - Aubagne La troisime voie sera mise en service fin 2014. Le poste central commandera l'ensemble de la ligne jusqu' Aubagne (compris). 8 - b - D'autres volutions venir Le point faible du poste restera la salle relais, qui a maintenant plus de 10 ans. Il s'agira de la remplacer, aprs amortissement, par un ordinateur central, qui dialoguera avec le systme Mistral. Plus tard, le poste devrait passer sous la dpendance d'une Commande Centralise Rgionale ( CCR ), laquelle commanderait la totalit de la Rgion, et dont la localisation gographique est encore inconnue (peut-tre St-Charles), correspondant aux exigences de gestion centralise du rseau ferr national. Cette volution d'avenir est dj trs avance en rgion Rhne-Alpes.

    Claude JULLIEN Marseille - Septembre 2000

    ractualis en 2013

    9 - SITUATION FUTURE DE LA SIGNALISATION FERROVIAIRE EUROPENNE

    Chaque pays d'Europe a conu une signalisation ferroviaire qui lui est propre. Il existe en Europe 4 systmes principaux d'lectrification, mais un nombre incalculable de systmes de signalisation. Dans un mme pays, et c'est le cas en France, on peut trouver des systmes adapts aux lignes fort trafic (lignes qui mritaient des investissements lourds), et des systmes plus simples et moins coteux sur les lignes secondaires, voire parfois aucun systme, comme le cantonnement tlphonique. On trouve encore dans la plupart des pays d'anciennes signalisations mcaniques, base de cocardes de formes et de couleurs diffrentes, qui ctoient les signalisations lumineuses les plus modernes. Avec la cration des grands corridors europens, et la volont de crer des trains directs avec un unique engin de traction, les frontires lectricit et signalisation se rvlrent redoutables, voire plus infranchissables qu'une arme de gabelous. En bref, il appartenait l'Europe de dvelopper l' Interoprabilit du chemin de fer. Cot lectrification, le problme est en train de se rsoudre de manire lgante avec l'apparition des commutateurs lectroniques de puissance ( IGBT : Insulated Gated Bipolar Transistor ), qui ramnent tous les constructeurs vers un mme schma de traction base de moteurs triphass, synchrones autopilots ( aiments permanents ou pas ), ou asynchrones, quitte tolrer quelques diffrences de puissance selon le mode d'alimentation. Cot signalisation, l'Europe avait bien dans ses projets la cration d'un systme de signalisation europenne unifie, mais les choses n'avanaient gure car chaque pays dfendait son pr carr : " une signalisation unifie, oui, mais condition qu'elle se fasse sur la base de "mon" systme ". Les grands exploitants ferroviaires, ceux qui avaient dj investis le plus d'argent dans des systmes modernes sur des lignes parmi les plus importantes d'Europe, voyaient d'un mauvais il la remise en cause de trs lourds investissements. Le 3 Aot 1985 survint en France l'Accident de Flaujac ( Lot ), sur la petite ligne voie unique Brive - Toulouse par Capdenac. Suite au non respect de certaines procdures de croisement sur lignes voie unique, un autorail ft envoy en ligne la rencontre nez nez d'une rame Corail. Le bilan fut terrible : 35 morts ! Une ralit cruelle apparut au grand jour :

    - les systmes de signalisation modernes cotent cher, ce qui les limite aux lignes importantes - lquipement complet des petites lignes coterait une belle fortune, pour contrler un trafic assez

    faible, do une rentabilit impossible - les petites lignes sont donc condamnes voir leur scurit dpendre encore pendant de nombreuses

    annes de systmes largement soumis aux alas de la vigilance humaine L'accident de Flaujac a littralement traumatis le monde des cheminots, de la base aux cadres suprieurs.

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    C'est alors que Patrice BERNARD , un spcialiste des tlcommunications qui appartenait au Service de la Recherche de la SNCF crivit la Direction Gnrale, en prcisant que les progrs de l'lectronique et de l'informatique devraient permettre de mettre au point un nouveau mode de signalisation automatique garantissant le mme niveau de scurit, tant sur les petites lignes que sur les lignes importantes. La Direction Gnrale joua le jeu, et donna le feu vert Patrice BERNARD afin qu'il prsente un avant-projet dans un dlai d'une anne, d'o la naissance du systme " ASTRE ", pour " Automatisation du Suivi des Trains en temps RE l ". ( ASTRE est la desse grecque charge de rpartir la justice entre les hommes ).

    9 - a - La philosophie d'ASTRE Jusqu prsent, la signalisation a toujours t lie des systmes rpartis tout le long de la voie. Que le trafic soit trs important ou tout au contraire assez faible,

    le cot dquipement est proportionnel au linaire de la voie. Si au contraire - en tenant compte des derniers dveloppements de llectronique et de linformatique - il devient possible de concevoir un systme de signalisation bas sur des appareillages embarqus par les trains se dplaant sur la voie,

    le cot dquipement dune ligne deviendra proportionnel au trafic , critre beaucoup plus reprsentatif de la rentabilit de la nouvelle signalisation par rapport aux dpenses, ce qui CHANGE TOUT ! Ce nouveau systme devant permettre des densits de circulation plus leves, il est naturel de favoriser dabord lquipement des lignes importantes, ce qui entrane de facto, lquipement de la quasi-totalit des matriels moteurs d'une rgion donne.

    Si le cot des interfaces en voie du nouveau systme est rellement minimis, lopportunit de lquipement des toutes petites lignes redevient donc dactualit.

    Cest lide de base du systme ASTRE , qui permettra doffrir le mme niveau de scurit en tous points du rseau. Nous tions en 1985. ASTRE fit l'objet d'un dmonstrateur grande chelle, avec prs de 600 locomotives quipes sommairement, qui touchaient la gare de l'Est Paris, en parallle avec la signalisation classique. ASTRE ne perturbait en rien la signalisation ancienne dj en place, puisque le seul quipement "en voie" consiste en balises passives qui n'indiquent qu'un numro de balise l'ordinateur central. D'autres tests furent mens afin de dterminer la capacit informatique ncessaire pour traiter les informations terre dans un ordinateur central. ASTRE tait une grande russite technique. Il fallait maintenant l'industrialiser. Nous tions en 1987. Les conomies attendues sur la signalisation classique tait de l'ordre de 30 %, encore plus sur les lignes secondaires :

    - absence de circuits de voie - absence de cbles ncessaires la signalisation le long des voies - absence de vols de cbles - absence de signaux latraux en ligne

    C'est alors que la SNCF, fire des rsultats d'ASTRE, proposa ce systme comme base de la future signalisation europenne. Premire erreur. Le systme europen s'appellerait ERTMS (European Rail Transit Management System). Bien plus tard, 14 pays participrent une runion Lisbonne, pour dcider de la conduite tenir. Il faut expliquer maintenant que la SNCF est le seul exploitant ferroviaire dans le monde possder un Service de la Recherche. Dans tous les autres pays, ce sont les constructeurs qui mnent les recherches. la runion de Lisbonne, la majorit des pays firent preuve de frilosit, et dcidrent de phaser le systme en 3 niveaux, le niveau II tant en gros l'quivalent du BAL + KVB, alors que le niveau III est le seul qui se rapproche d'ASTRE. Siemens, qui tait le leader mondial des balises inductives, dcrta et imposa que les balises en voie devaient tre inductives, ce qui nous loignait dj des balises passives d'ASTRE, qui elle, ne cotaient rien (1000 F la balise pose en voie). Patrice BERNARD, seul contre tous dfendait de passer directement au niveau III, mais il n'eut pas gain de cause. Comble de malchance, Patrice BERNARD succomba une maladie cruelle, selon la formule consacre, et la priode concidait aussi avec la cration de RFF, qui ses dbuts tait, disons pour faire court, un bureau et un tlphone, ou gure mieux.

  • Claude JULLIEN - FNAUT PACA / ADTC-AM - Indice C 13/11/2000

    Extrait dun document global sur la Modernisation de la ligne Marseille - Aix-en-Provence (Annexe 2) Page 9 / 9

    La France tait bien mal dfendue dans les Comits Techniques, voire pratiquait la politique involontaire de la chaise vide, les 2 entits SNCF et RFF dfendant fermement leur pr carr, prmice d'une guguerre qui n'allait pas servir le chemin de fer franais. La SNCF se retrouvait dpossde de toute action sur l'infrastructure, et donc de toute action de promotion d'ASTRE, travers bien franais qui consiste torpiller de belle manire nos avances technologiques, au nom de principes bureaucratiques et d'une pseudo thique qui n'appartient qu' nous. En l'an 2013, nous en sommes encore l : seul le niveau II est mis en place, dans la douleur. Magnifique rsultat de bientt 30 annes d'incomptences, de blas blas de technocrates, et o se glissaient en ralit les intrts des constructeurs, bien plus favorables une solution complique et au phasage (histoire de faire payer 2 ou 3 fois), qu' une version III qui allait procurer de grosses conomies ! La consquence, c'est qu'une fois que beaucoup de lignes en Europe seront en Niveau II, on reparlera alors miraculeusement du Niveau III, et tout le monde devra encore casser sa tirelire. La France et l'Allemagne, qui possdent un rseau dont le niveau technique (BAL + KVB pour la France) est dj presque quivalent au Niveau II ERTMS, trainent les pieds, car elles n'ont rien y gagner, ce qui a permis au prsident Louis GALLOIS de dclarer : " ERTMS Niveau II, valeur ajoute ... Zro ! ". La France, initiatrice avec ASTRE, est quasiment celle qui met le moins en oeuvre ERTMS, aujourd'hui seulement sur le TGV-Est, et en parallle avec la TVM 430, ce qui n'apporte rigoureusement aucun avantage l'exploitation ! C'est uniquement pour faire joli devant Bruxelles. Elle attend sans doute le Niveau III, ce en quoi je lui donne raison. Des normes ont t dictes, mais d'une manire tellement imprcise, que bien souvent, une locomotive n'arrive utiliser ERTMS qu'avec un quipement en voie du mme constructeur que l'quipement de bord. En changeant de pays, ou en panachant les constructeurs, ce qui est la condition que doit remplir 100 % un systme d'Interoprabilit, plus rien ne fonctionne correctement, ce qui est trs gnant pour un systme de scurit. La LGV Bruxelles - Amsterdam a connu les pires ennuis pour cette raison l, et un recul de sa mise en service de 2 ans ( + le problme des rames Fyra ). La France, en quipant seulement en double avec la TVM 430, le TGV-Est, s'loigne encore un peu plus d'ASTRE, que Patrice BERNARD avait surtout tudi avec la philosophie d'apporter aux lignes secondaires le mme niveau de scurit que celui des lignes principales. Une dmonstration d'un systme trs voisin d'ASTRE a eu lieu sur les Chemins de fer de Provence, entre Nice et Plan-du-Var. Baptis " Locoprol ", et mis en uvre par ALSTOM Belgique, il comportait les fameuses balises passives si conomiques, et se servait aussi de la golocalisation du GPS. Ce systme a fonctionn de faon parfaite, mais le SYMA, qui avait la responsabilit de la ligne, mais o ne figurait pas vraiment des techniciens, choisit en dfinitive le BAPR, sous prtexte que Locoprol exigeait 2 ans d'industrialisation. L'installation du BAPR demanda plus de 2 annes, mais personne ne releva cette grave erreur qui ne prserve pas l'avenir pour une extension jusqu' Digne, alors que rappellons le, une fois les matriels moteurs quips, Locoprol ne cotait presque rien en quipement sur la voie, sans compter des cots de maintenance quasiment nuls. Bruxelles vient de tancer assez bruyamment la France et l'Allemagne, estimant que ces 2 pays ne jouaient absolument pas le jeu de la nouvelle signalisation europenne. Rien de plus vrai, mais Bruxelles devrait payer ses neries. Voil l'histoire brve de la signalisation europenne, partant d'ASTRE (ide en 1985, premire mise en uvre en 1987), et de son successeur ERTMS, qui se profile comme l'un des futurs fiascos techniques de l'Europe.

    Claude JULLIEN

    Marseille - Juin 2013

    PS : J'ai crit un autre document en 2000, qui expose l'ensemble du fonctionnement d'ASTRE, avec une description dtaille de ce qu'il tait possible de faire sur la ligne Marseille - Aix ( hors St-Charles ), signalisation pouvant s'tendre de manire ultra conomique l'ensemble de la ligne des Alpes, en fait toute l'toile de Veynes, vers Livron (Valence), Pont-de-Claix (Grenoble), Gap et Brianon.

  • Cantonnement en signalisation classique

    Block Automatique Lumineux

    VRR

    J

    V

    La longueur d'un canton est au moins gale la distance de freinage du train le plus rapide de la ligne

    L'exprience montre qu'il faut sensiblement 3 cantons d'cart pour rouler " voie libre " pleine vitesse

    Claude JULLIENFichier : CFAL - BAL

    Indice D - 07/11/01

    V

    JR

    VRR

    R

    L'investissement sur la signalisation est proportionnel au linaire de la ligne,

    et indpendant du trafic

  • Espacement en signalisation ERTMS - Niveau III

    (European Railway Transit Management System)

    La densit des circulations est nettement plus importante

    Pas de Distance But= redmarrage immdiat

    140 km/h

    60 km/h60 km/h

    160 km/h

    60 km/h 60 km/h

    Train l'arrtsur un vitement

    Claude JULLIENFichier : ERTMS

    Indice D - 07/11/01

    60 km/h

    Dclenchement du freinage

    La distance entre les trains est considrablement rduite

    140 km/h

    L'investissement sur la signalisation est proportionnel au trafic,

    et indpendant du linaire de la ligne

    OverlapOverlap

    Fret Corail Corail

    Overlap Overlap Overlap

  • Redmarrage d'un Train de Fret derrire un Train rapide

    Tra

    in ra

    pide

    Arrt sur un vitement

    Libration du cantonde signalisation

    Espace de rgulationncessaire au garage du train

    Tra

    in ra

    pide

    Arrt sur un vitement

    Redmarrage immdiat( distance but = 0 )

    Espace de rgulationbeaucoup plus court

    Signalisation BAL Signalisation ERTMS Niveau III

    Claude JULLIENFichier : CFAL-Redmarrage train

    Indice D - 07/11/01

    Pas de Distance But= redmarrage immdiat

    160 km/h

    Train l'arrtsur un vitement

    Libration du cantonTrain l'arrt

    sur un vitement

    Train direct Train direct

    Gain

  • Claude JULLIENFichier : CFAL-Rattrapage train

    Indice D - 07/11/01

    Rattrapage d'un Train de Fret par un Train rapide

    Trai

    n ra

    pide

    Arrt sur un vitement

    Libration du cantonde signalisation

    Temps de garage+ dpassement

    Signalisation ERTMS Niveau III

    Conflit

    2me Arrt du Train rapide en pleine voie distance de Block

    vitess

    e len

    te

    repr

    ise

    de v

    itess

    e

    horai

    re no

    rmal

    Train

    de Fr

    et en

    retar

    d

    1er Arrt du Train rapide en pleine voie distance de Block

    Arrt sur un vitement

    Redmarrage immdiatdu Train de Fret

    Temps de garage plus rduit

    Conflit

    ajuste

    ment

    prog

    ressif

    Trai

    n ra

    pide

    Train

    de Fr

    et en

    retar

    d

    Point de reprise de vitesse

    Fret

    Temps gagn

    Signalisation BAL

    Point d'arrt du train

    Train de Fret entrantsur un vitement

    160 kmh

    rapide

    rapide

    Overlap

  • 0 15 30 45 60 15

    Entredu Tunnel

    Sortiedu Tunnel

    Exemple d'Occupation d'un Tunnel de Base( une voie dans chaque sens )

    Les diffrentiels de vitesses crent des blancs importants dans le Graphique

    plage de rgulation possiblesuite dsheurements sur la tranche horaire prcdente

    Pour assurer le meilleur dbit,

    il est capital que les trains se prsentent l'heure l'entre du Tunnel,ce qui dpend aussi de la qualit des lignes d'accs.

    Les retards la sortie du tunnel sont plus faciles rsorber.

    Les tunnels comportant des rampes suprieures

    12

    verront leur dbit fortement pnalis, cause du ralentissement des Trains de Fret, ce qui dmontre bien l'avantage d'un tunnel de base.

    La modulation de l'attribution des sillons

    en fonction des heures de pointes propres chaque type de trafic,permet de satisfaire tous les besoins et amliore le taux d'utilisation du tunnel.

    Corailou TER

    160 km/h

    Corailou TER

    160 km/h

    AutorouteFerroviaire120 km/h

    AutorouteFerroviaire 120 km/h

    Fret : 80 km/hTGV

    250 km/hTGV

    250 km/h

    Claude JULLIENFichier : CFAL - Graphique

    Indice B - 11/02/97

  • 0 15 ' 30 ' 45 ' 60 ' 15 '

    Brianon

    Oulx

    Tunnel de Base du Brianonnais voie unique

    Le tunnel est beaucoup plus court que celui de la MaurienneLa vitesse des TGV n'est que de 200 km/h, ce qui diminue les diffrentiels de vitesses

    Dans ce type d'ouvrage, il faut distinguer le trafic longueur d'annes, des pointes exceptionnelles voyageurs.

    En temps normal, un mouvement voyageurs vers Chambry ( Paris ) ou Turin toutes les deux heures est en gnral, largement suffisant.

    Il est important d'assurer le transport des camions, voire des automobiles, frquence rgulire.

    Les mouvements Fret s'insrent de manire presque transparente, au milieu du trafic gnral, grce aux vitements.

    La nuit, un intervalle de 4 h est rserv l'entretien.

    Les Balbires

    Cesanna

    Les Alberts

    30 ' 45 ' 60 '

    B

    Corailou TER

    160 km/h

    Navette - Auto ouAutoroute Ferroviaire

    120 km/h

    Fret 80 km/h

    TGV160

    200 km/h

    Claude JULLIEN - Illustrator 5. 5Fichier : LBCAF13Indice A - 11/03/97Graphique Brianon

    Ce type de croisement parat totalement impossible, et pourtant, ... ASTRE le permet !Le train A franchit lvitement sur voie directe, puis stoppe en pleine voie peu aprs.Le train B peut redmarrer de l'vitement vers Oulx. Le train A peut alors refouler sur l'vitement, pour laisser passer la batterie inverse.

    A

    B

    A

    A

    A

    Cr

    Cr