FRMCS, une clé pour l’ERTMS et la numérisation du rail

(photo Infrabel)

Devenu obsolète, le GSM-R n’est plus l’avenir de la transmission des données ferroviaires. Le FRMCS devra le remplacer en tenant compte des dernières normes mondiales des transmissions de données.

Comme on le sait, le GSM-R, l’élément de télécommunications de l’ERTMS, a connu un grand succès avec son déploiement sur plus de 150.000 km de voies en Europe et 230000 km dans le monde. Le GSM-R fournit une connectivité 2G+ transparente entre le sol et le bord, mais cette technologie basée sur le GSM arrive en fin de vie tandis que les sous-systèmes du GSM-R sont confrontés à l’obsolescence. Le GSM-R n’a pas la capacité de transmettre les énormes quantités de données nécessaires aujourd’hui et à l’avenir. Bien que les fournisseurs aient garanti un soutien continu à la technologie GSM-R jusqu’en 2030, il est temps de passer à une nouvelle technologie de transmission de données.

C’est la raison pour laquelle l’Union internationale des chemins de fer (UIC) a lancé les premières études pour un successeur au GSM-R dès 2012.  Ces dernières années, l’UIC a réuni les principales associations et compagnies ferroviaires européennes ainsi que les organismes de normalisation des télécommunications ETSI Technical Committee for Rail Telecommunications (ETSI TC-RT) et les groupes de spécifications techniques du 3GPP. Le 3GPP est un consortium créé en décembre 1998 avec sept organismes de normalisation des télécommunications tels que l’UIT (Union internationale des télécommunications), ETSI (Europe), ARIB/TTC (Japon), CCSA (Chine), ATIS (Amérique du Nord) et TTA (Corée du Sud). Ce consortium produit et publie les spécifications techniques des réseaux mobiles de 3e (3G), 4e (4G) et 5e (5G) générations.

Ne pas oublier le rail
Les normes 3GPP sont structurées sous forme de versions. Les discussions sur le 3GPP font donc fréquemment référence à la fonctionnalité d’une version ou d’une autre. Chaque version comprend des centaines de documents individuels de spécifications techniques et de rapports techniques, dont chacun peut avoir fait l’objet de nombreuses révisions. Les normes 3GPP actuelles intègrent la dernière révision des normes GSM. Nous en sommes aujourd’hui à la 16e version, appelée R16. Une version R17 est en cours de développement et est prévue pour 2022.

(photo Global Rail review)

Lors de l’élaboration de normes à un niveau mondial aussi élevé, il est crucial de prendre en compte les exigences des chemins de fer, car les télécommunications touchent des secteurs très vastes, comme l’aviation, la marine marchande et l’industrie, avec le risque d’oublier le chemin de fer. Il a donc fallu beaucoup de lobbying pour que les spécifications normatives du 3GPP intègrent les exigences ferroviaires spécifiques. En fait, l’ETSI joue un rôle clé pour intégrer les technologies spécifiques au rail dans les normes de communication mobile mondiales dominantes. Les exigences ferroviaires ont donc été soumises aux groupes de travail du 3GPP, où une analyse avec les exigences existantes du 3GPP est effectuée, pour ensuite éliminer les écarts constatés par des exigences normatives supplémentaires ou nouvelles, qui seront incluses dans la R17.

(photo Global Rail Review)

Incontournable 5G
Ces évolutions ont conduit à développer pour le chemin de fer le Future Railway Mobile Communication System (FRMCS) comme norme mondiale pour les télécommunications ferroviaires. Mais cela signifiait aussi que les opérateurs ferroviaires devaient commencer rapidement à planifier la manière dont ils prépareront et feront migrer leurs réseaux.

De par son faible débit (et ce malgré l’avancée majeure portée par l’arrivée du GPRS), le GSM-R 2G est souvent considéré comme le point limitant du système ERTMS. La question s’est alors posée de remplacer les protocoles GSM-R par un autre type de connectivité plus performant. Les dernières réflexions de l’UIC et de l’Agence ferroviaire européenne (ERA) ont montré une nette préférence pour la 5G, un choix soutenu – ce n’est pas une surprise -, par de nombreux fournisseurs de télécommunications et de grands opérateurs ferroviaires européens. En fait, la technologie 5G est la base de la nouvelle norme FRMCS, mais la 5G est nécessaire à la numérisation des chemins de fer. Cependant, les entreprises ferroviaires devront conserver leurs propres réseaux mobiles à part, car les opérateurs mobiles ont exclu l’utilisation de leurs réseaux commerciaux pour des raisons juridiques. L’usage de la 5G permet une augmentation du débit, une diminution de la latence, une standardisation des protocoles qui seront adaptés aux autres marchés et aussi une diversification de la concurrence. C’est surtout la promesse d’un réseau plus fiable avec un haut niveau d’engagement.

L’urgence de développer une norme basée sur les spécifications 3GPP telles que décrites plus haut (Release 16, ou supérieure), compatible avec la bande harmonisée mise à disposition du GSM-R (900 MHz), est requise par la révision du règlement européen (UE) 2016/919 de la Commission, prévue pour 2022 et qui doit inclure cette nouvelle norme ainsi que le FRMCS et d’autres fonctionnalités innovantes, pour actualiser et améliorer les performances de l’ERTMS et faciliter son déploiement.

(photo Unife)

L’introduction de la technologie 5G (version R16 ou R17) offre une série d’opportunités spécifiques (1) :

  • Efficacité spectrale améliorée – Le GPRS représente déjà une étape significative par rapport à la logique de commutation de circuits, multipliant jusqu’à quatre fois l’efficacité spectrale. D’autres améliorations significatives sont attendues avec la 5G;
  • Surmonter le double système voix-données actuellement utilisé, qui complique toute l’architecture et augmente considérablement les coûts embarqués. Cependant, la définition d’une architecture ERTMS et de radio embarquée pour la modernisation et pour les nouveaux véhicules sera cruciale pour saisir cette opportunité;
  • Nouvelles fonctionnalités avec l’introduction des « game-changers » pour les systèmes de commande, de signalisation et de contrôle des chemins de fer (notamment, mais pas exclusivement, pour l’ATO), y compris la communication vidéo pour les conditions dégradées;
  • Cyber-résilience élevée et obtention d’une technologie fiable pour la grande et la très grande vitesse (jusqu’à 500 km/h).

L’architecture FRMCS
Compte tenu de l’augmentation – encore inconnue – des demandes de communication mobile dans les chemins de fer, il est nécessaire que le concept FRMCS soit très flexible, en termes d’indépendance de technologie porteuse, de manière à être à l’abri de l’évolution spectaculaire du secteur des télécommunications, et qu’il soit aussi évolutif, extensible et enfin plus durable du point de vue économique. Pour ce faire, il fallait une architecture de pointe qui non seulement intègre les dernières technologies, mais permet également l’introduction de technologies futures. Alors que le GSM-R est un système peu flexible car il est traité comme un seul bloc, le FRMCS découplera les applications, les services et le transport pour permettre une plus grande indépendance et une plus grande flexibilité du support de transport. Cela signifie que l’on passera d’une approche centrée sur la voix à une approche centrée sur les données. C’est là que nous voyons l’importance de la 5G. Le découplage permet d’offrir davantage de services – il existe actuellement certaines restrictions à l’utilisation des réseaux publics – et la norme FRMCS offrira également une plus grande souplesse en matière d’interopérabilité. La définition et l’introduction des FRMCS permettront de faire face à ces tendances, en offrant une flexibilité suffisante en termes de fonctionnalité, de capacité et de performance, et en permettant une réduction des coûts grâce à l’utilisation de technologies, de produits et/ou de services de télécommunications commerciaux courants, tout en maintenant l’interopérabilité, qui est la clé d’un espace ferroviaire européen intégré.

Cette modularité permet de distinguer et de séparer les fonctions critiques (liées à la gestion du trafic et à l’intégrité des trains), des fonctions « non-critiques » annexes, comme les services à bord aux voyageurs.

Sécurité
Le FRMCS devra disposer d’un spectre dédié pour les applications critiques. Les besoins des chemins de fer en matière de performance des trains et d’infrastructure intelligente doivent également être couverts et s’avéreront bien plus importants en quantité que les besoins actuels. Les applications critiques FRMCS, ainsi que leurs options technologiques, sont principalement liées aux fonctions de communication (voix et données) strictement liées aux opérations ferroviaires avec des implications en matière de sécurité.

FRMCS est donc une architecture flexible et modulaire qui peut fonctionner avec une variété de technologies, notamment l’Ethernet (câble), le Wi-Fi, le réseau sans fil de point à point, ainsi que les radios cellulaires LTE/5G. La 5G utilisée pour FRMCS est une architecture dite « cloud-native », c’est à dire virtualisée et modulaire, et qui permet une meilleure évolution et peut fournir une gamme de services plus large. Le réseau 5G est piloté par logiciel et est programmable, ce qui le rend beaucoup plus automatisable et ce qui facilite l’introduction de nouvelles applications. Cela signifie que le rail peut tirer parti des investissements existants en matière de connectivité et qu’il sera en mesure d’évoluer avec l’arrivée de nouvelles évolutions technologiques. Les avantages pour les chemins de fer sont que le FRMCS fournit non seulement les mêmes fonctionnalités que le GSM-R – applications vocales radio pour les trains et données ETCS -, mais peut également changer la donne pour l’ERTMS, par exemple pour la numérisation des chemins de fer.

C’est un élément crucial pour faire du chemin de fer un transport d’avenir et durable.

(1) Tiré de cette page du Global Rail Review

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Numérisation : ÖBB veut entrer dans le cloud

La numérisation de l’infrastructure fait partie des progrès importants pour le gestion du trafic. Les autrichiens ont débuté cette transformation dès cette année.

Des réseaux comme le belge Infrabel savent ce que cela veut dire : la gestion du trafic passe en Belgique de 200 à 30 cabines de signalisation, déjà en service, pour 3.600 kilomètres de lignes. La recette : des « loges » de la taille d’un conteneur gèrent un ensemble variable de plusieurs signaux et aiguillages. Elles sont installées le long de la voie tout proche des équipements mais, et c’est là que joue la numérisation, ces loges sont reliées entre elles par un réseau de fibres optiques, jusqu’à la cabine de signalisation qui la gère. Le rayon d’action peut aller loin, 40, 60 voire 100 kilomètres, puisque les ordres donnés passent à la vitesse de la lumière dans les fibres de verre. L’autre avantage de la fibre optique est que la cabine de signalisation reçoit en retour, de manière tout aussi rapide, une confirmation que l’équipement a reçu l’ordre et que, par exemple, les aiguillages sont bien verrouillés comme demandés. Ce contrôle sécurise fortement la gestion du trafic, et tout est enregistré sur serveur, au cas où on voudrait analyser un incident ou faire des statistiques.

Le verrouillage de différents aiguillages dans une position donnée est un traçage d’itinéraire. Dans les gares moyennes et grandes, des dizaines de combinaisons, dépendantes du nombre d’aiguillages, sont ainsi possibles pour orienter les trains et veiller à leur sécurité. Le verrouillage momentané des aiguillages (quelques minutes à peine), est ce qu’on appelle un enclenchement (interlocking en anglais). Une fois « enclenché », l’itinéraire n’est plus modifiable jusqu’à ce qu’un train « l’emprunte » et, après son passage, le « libère ». Cette libération fait appel à des compteurs d’essieux ou parfois des circuits de voie qui sont des éléments de détection des trains. Une fois « libérés », les aiguillages déverrouillés sont mis à disposition pour former un nouvel itinéraire décidé par l’opérateur en cabine de signalisation. Dans certaines gares aux heures de pointe, les aiguillages peuvent ainsi changer de position tous les 3-4 minutes. C’est un peu scolaire, mais cela permet à tout le monde de comprendre…

Du 9 au 19 août, la gare autrichienne de Linz est devenue « numérique » au sens de son exploitation. En dix jours, tous les éléments ont été intégrés dans le nouveau système d’enclenchements, en 16 sous-phases et par plusieurs équipes. D’une durée totale de deux ans, le projet consistait à « basculer » comme on dit, près de 232 aiguillages et 507 signaux lumineux, sur un rayon d’action dépassant largement la gare elle-même. Le système d’enclenchement a ici été réalisé avec la technologie Elektra fournie par Thales, également exploitée en Hongrie, en Bulgarie et en Suisse. Elektra est homologuée selon les normes CENELEC avec un niveau d’intégrité de sécurité 4 (SIL 4).

Cet exemple concret permet de mesurer la quantité de données que fournissent chaque jour, chaque heure et chaque minute le trafic ÖBB :  ponctualité des trains, mouvements des lames d’aiguillages, consommation d’énergie, comportement des signaux et des équipements de détection, etc… Une quantité qu’il convient d’ingurgiter !

(photo Thales)

L’objet de ÖBB Infrastruktur est de se débarrasser des 660 cabines de signalisation et migrer vers un cloud centralisé ! Les cabines de signalisation ne disparaîtraient pas pour autant mais seraient en nombre très réduit. Chez ÖBB, un vaste programme de numérisation a été introduit dès 2010. L’accent avait d’abord été mis sur l’utilisation de solutions standardisées à l’échelle de l’entreprise, assurée par une planification et une hiérarchisation communes à tous départements de la holding. Les objectifs de cette stratégie informatique ont pu être atteints grâce à une coopération constructive entre les départements et « à un mélange « sain » de prestations de services informatiques tant internes qu’externes, » explique-t-on dans l’entreprise. L’informatiques du groupe a été regroupée dans un centre de services partagés et placée sous la dénomination de « Business-IT » au sein de la ÖBB Holding AG dès la fin de 2012, de manière neutre sur le plan organisationnel. 

Vers une utilisation du cloud
Le cloud est un ensemble de matériel, de réseaux, de stockage, de services et d’interfaces qui permettent la fourniture de solutions informatiques en tant que service. Pour la gestion des actifs du système de signalisation, le cloud pourrait être une solution, étant donné les grandes quantités de données dispersées dans différents référentiels. L’utilisateur final (service de maintenance ou opérateurs) n’a pas vraiment besoin de connaître la technologie sous-jacente. Les applications de collecte et de distribution des données peuvent être dispersées dans tout le réseau et les données peuvent être collectées en plusieurs endroits sur divers appareils (tablettes, PC,…). De plus, un des grands avantages du cloud computing est de pouvoir exploiter toutes les fonctions du système de télégestion ferroviaire par acquisition d’une licence, sans devoir se procurer les très lourds systèmes matériels et logiciels nécessaires. Cela évite bien évidemment des options coûteuses.

Peter Lenz, l’ancien CIO du groupe ÖBB, expliquait que le cloud computing peut être rajouté à un portefeuille de services informatiques déjà existants. « En même temps, nous nous rendons compte que certaines solutions ne peuvent être proposées que sous forme de services de cloud computing à l’avenir. Nous nous préparons donc à leur utilisation. » Mais lesquelles ? Les ÖBB ont établi une catégorisation qui définit des règles d’utilisation claires pour les services du cloud. « Elle définit ce que nous voulons et sommes autorisés à faire dans le cloud et ce que nous ne pouvons pas faire. Nous testons actuellement [ndlr en 2016] ce projet de politique en matière de cloud computing et son applicabilité sur des cas concrets d’utilisation, » détaillait Peter Lenz. Un de ces cas concerne précisément les enclenchements dont nous parlions plus haut.

Le cloud computing a déjà été testé en Suisse. En 2017, la société privée Gornergratbahn (Zermatt) et Siemens ont célébré le premier système de contrôle ferroviaire fourni en tant que service. Le système Iltis de Siemens (utilisé par les CFF depuis plus de 20 ans), et les applications au sol et l’infrastructure informatique sont exploitées à distance dans le cloud, depuis Siemens à Wallisellen, à 170 km du centre de contrôle de Zermatt. Il s’agit du premier système de télégestion ferroviaire mondial pouvant être exploité dans cloud. En cas de besoin, le chef de sécurité du trafic ferroviaire peut en option activer un ordinateur auxiliaire sur site, permettant de gérer à nouveau les postes d’aiguillage du GGB de manière autonome depuis Zermatt. Bien évidemment, on est dans un environnement homogène, en circuit fermé. Ce n’est évidemment pas représentatif d’un réseau ferroviaire à l’échelle nationale. N’empêche…

Cette année, les ÖBB s’y sont mis aussi. Dans une démonstration en direct, il a été montré comment un enclenchement peut fonctionner dans le cloud. Le contrôle de la cabine de signalisation de la gare de Wöllersdorf a été pris en charge par un ordinateur cloud afin de régler les signaux et les détections, et ce depuis le siège de Thales à Vienne, à 55 kilomètres de là. La démonstration a montré que cela fonctionnait, bien évidemment à petite échelle. Elle avait pour but de vérifier les possibilités de décentralisation des opérations d’enclenchements. La tâche est maintenant de rendre l’innovation utilisable dans les opérations quotidiennes le plus rapidement possible et à l’échelle de tout le réseau autrichien.

La gestion des enclenchements par le biais du cloud suscite encore des débats, et les autrichiens en ont tout autant que d’autres réseaux. Dans un environnement physique contraint par l’urbanisation et les subsides publiques, l’option de multiplier les voies à l’envi n’est plus la politique des gestionnaires d’infrastructure. Il va falloir faire avec ce qu’on a ! Peut-on dès lors augmenter la capacité de la signalisation ferroviaire en la mettant dans le cloud ? C’est ce que tentent les ÖBB. Mais le défi dans un environnement ferroviaire est de rendre les technologies telles que le cloud computing, la communication sans fil ou les solutions IoT industrielles utilisables selon les exigences de sécurité les plus élevées et garantir ainsi la disponibilité optimale du système ferroviaire. Par ailleurs, on l’a vu plus haut, qu’il y ait un cloud ou pas, la quantité d’équipements reste importante sur les voies et dans les gares.

Thales, qui est surtout un fournisseur de solutions dans les secteurs de la sécurité et de la défense de nombreux gouvernements, veut répondre aux défis de niveau SIL 4 exigé par le ferroviaire à grande échelle. Il n’est pas clair pour l’instant jusqu’où les ÖBB comptent aller dans la direction du cloud computing, mais l’entreprise publique cherche et teste. Se pose tout de même la question du gestionnaire du cloud : que se passerait-il si celui-ci était amené à faire défaut à l’avenir, et de manière imprévisible ? Quid de la cybersécurité, dont on peut raisonnablement pensé qu’elle est au cœur du système ?

 

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ERTMS : qui va payer pour les opérateurs de fret ?

(photo Daarwasik via licence flickr)

C’est la question essentielle qui agite le secteur du fret ferroviaire aux Pays-Bas. En mai 2019, le gouvernement néerlandais a en effet décidé de migrer le réseau ferroviaire néerlandais vers la technologie ERTMS pour 2032. Cela impacterait fortement sur le marché du fret néerlandais car, on le sait, les Pays-Bas ont une énorme fonction de transit : 85% du trafic marchandises passe par la frontière allemande.

>>> Voir aussi : L’ETCS, une implantation difficile selon la Cour des Comptes européenne

Le problème principal n’est pas difficile à comprendre : l’implantation de l’ERTMS oblige à implémenter la composante ETCS sur les locomotives. Or, beaucoup d’entre elles ne sont pas équipées, car l’ERTMS n’est présent que sur la seule Betuwelijn, pas sur le reste du réseau classique. Les opérateurs ont vite fait leurs comptes : les coûts d’implémentation de l’ETCS sur les locomotives n’apportent aucunes plus-values dans l’immédiat. Il va s’écouler une quinzaine d’années avec des « îles sans ERTMS », comme les ports, et d’autres tronçons équipés. Selon les sources un peu divergentes, équiper les 500 à 600 locomotives demanderait de 116 à 150 millions d’euros ! Insupportable pour des opérateurs déjà fragilisés par un marché très concurrentiel, selon l’association Rail Good. Qui demandent à l’État de bien vouloir les aider si on désire réellement faire du transfert modal.

Le fait que les opérateurs ferroviaires critiquent l’ERTMS, un élément essentiel de la sécurité et de la gestion du trafic, peut paraitre paradoxal. « L’ERTMS est avant tout un concept d’infrastructure, les opérateurs n’avaient rien demandé », entend-on souvent dire. C’est ici que l’on trouve une forte discordance : comment les opérateurs comptent-ils améliorer leurs services de trains dans les conditions de signalisation actuelles, avec des circulations par blocs ? Croient-ils réellement que les infrastructures peuvent être dédoublées indéfiniment ? Pourquoi les opérateurs devraient-ils être exemptés de la transformation digitale, sous prétexte que cela coûte trop cher ?

Il est cependant exact que transformer le chemin de fer en un vaste outil technologique très onéreux, pour seulement 15 à 20% de part de marché, peut poser question. Pendant ce temps-là, les routiers et les bateliers offrent des services de transport avec des outils très simples, sans sophistication excessive : des camions et des péniches, qui se déplacent quand ils veulent, sans qu’on doive demander les horaires six mois à l’avance !

L’autre fait bien connu est que l’État lui-même subsidie bien davantage les « techniques simples » (camions, barges) que le train, parce que la transformation digitale et technologique de ces secteurs est plus facile (GPS, outils logistiques rapidement implémentés) et qu’ils offrent beaucoup plus d’emplois (ce qui intéresse hautement les politiciens), alors que le chemin de fer reste un secteur fermé. Malheureusement, soutenir le transport routier, c’est accepter la pollution et les nombreux accidents.

Enfin, en dépit de tous les discours positifs, on voit très bien que les acteurs de la logistique veulent avant tout éliminer au maximum les coûts du transport, qui sont des éléments clés de leur business. Ce secteur n’a pas besoin d’un transport technologique sophistiqué, mais d’une flexibilité maximale en temps réel. On ne peut pas dire que l’ERTMS va apporter cette flexibilité tant recherchée. La logistique ne s’intéressera au chemin de fer que si cela lui apporte une solide plus-value. Sinon, elle préfère la flexibilité du transport routier. Et tant pis pour la planète, du moment que le client est servis…

On peut donc comprendre l’effroi des opérateurs de fret ferroviaire, déjà fragilisés par la concurrence « des techniques simples », si on vient lui mettre des obligations technologiques très coûteuses. La question est clairement politique : si on subsidie avec autant de ferveur un transport polluant, pourquoi ne le fait-on pas pour un transport durable, malgré son coût ? La grande frayeur des distributeurs est qu’à cause du train sophistiqué, le pot de yaourt augmente de 10 cents. Qui verra réellement la différence ? Qui refusera de le payer et de le manger ?

Siemens-Alstom : la fusion est rejetée

C’était dans l’air, c’est confirmé. Il n’y aura pas de fusion entre les deux géants ferroviaires européens Alstom et Siemens. Cela a été confirmé ce mercredi 6 février à 12h00 par la Commission Européenne. « La Commission a interdit la concentration parce que les entreprises n’étaient pas disposées à remédier aux importants problèmes de concurrence que nous avons relevés« , a déclaré Margrethe Vestager, Commissaire chargée de la Concurrence, lors d’une conférence de presse à Bruxelles. « En l’absence de mesures compensatoires suffisantes, cette concentration aurait entraîné une hausse des prix pour les systèmes de signalisation qui assurent la sécurité des passagers et pour les futures générations de trains à très grande vitesse« , a ajouté la Danoise.

La Commission européenne, qui dispose depuis 1989 d’un droit de veto sur les grands projets de fusion, n’en a pas souvent fait usage. En près de trente ans, plus de 6.000 fusions ont été approuvées et moins d’une trentaine ont été bloquées, rappellait l’Obs.

« Nous prenons note d’une décision qui met fin à un projet européen marquant« , déclare Joe Kaeser, président du directoire de Siemens, cité dans un communiqué. « Bien qu’elle ne soit pas une surprise, elle prouve que l’Europe a un besoin urgent d’une réforme structurelle afin de pouvoir bâtir son avenir industriel dans un monde internationalement connecté« , a-t-il ajouté.

Le refus de la fusion était aussi soutenu par certains organismes nationaux et par les gestionnaires d’infrastructure, craignant le maintien des prix à la hausse dans les équipements de voie et signalisation, tout particulièrement dans le dossier de l’ERTMS/ETCS.

 

Freight in Europe : are the right questions asked?

(version en français)

David Briginshaw, senior columnist for the International Railway Journal, signs a pessimistic editorial in the August issue. He’s not wrong. Entitled « Time is not on the side of Europeans freight operators« , this column is a reporting of the June Conference in Genoa. What did we learn at this high mass ?

Briginshaw writes from the outset that the event, whose content was from high level, was not up to expectations. « Rail has a 33% market share in the United States, 30% in India and 80% in Russia (…) while rail’s share of the European freight market is just 11-12% ». These are the figures recalled by Renato Mazzoncini, President of UIC. Then come as usual the traditional causes that we probably talk about for thirty years without having found tangible solutions. A Swiss speaker at the conference, director of a logistics firm, does not hesitate to say that the road sector has done in five years what rail has done in more than twenty years. A real problems…

The real question is: why the road and the air sector are progressing so heavily and not the rail? Answering this question requires a lot of sincerity and good faith. Is this really what we find in this kind of big conference? We can expect very evasive or consensual answers which not bringing anything new to the debate. We then find as an escape the big dream of the digital train, in order to satisfy everyone. However, this does not help a  progress more faster of the railway sector. Why ?

Because we deliberately to bypass what is bothering us. The bothered things are not lacking, in the big railway sector. Despite the timid coming of competitive entreprises, most countries still live with a railway incumbent which have workers with special labor laws. The highly regulated railway sector makes this sector very labour intensive. Endless discussions must be take in place to change a few thing. That was clearly seen in France last spring. In these conditions, we do not see how digital could change a few things, just to eliminates even more jobs and creates more strikes. This is why some directors in public sectors need to be cautious about what they are saying. They know that changes in the rail sector are very political. No blockchain can solve this kind of problem.

Another challenge is the rail network. Many public companies consider that they own the network, and that they have priority over everything. But even separate entities like Network Rail are totally tied to political desiderata. In Great Britain, electrification projects and tracks improvements have been postponed by the central government. How can we then decently asked carriers to improve their services? No blockchain can solve this kind of problem. It’s just a matter of human will …

ETCS was supposed to promise us a better railway world, with more trains on the tracks. It’s a fail. Drivers fear for their safety with trains too close to each other, and the unions make it clear. Some networks have made it clear, as in Germany, that they have a security system that works as well as ETCS. They have no reason to change systems completely. In addition, it appeared that the competitive rail market is mainly composed of freight trains that run 300 to 800km, and often much less (local freight). As one operator in another seminar put it: « I don’t need a locomotive that goes from Stockholm to Palermo ». So there is always, somewhere, a change of locomotive and drivers. Some operators do not want their locomotive to leave too far from their base, because at 1000 km, there is no one to repair or repatriate. There exist not yet the Rail Europ Assistance… Ah, maybe here a blockchain can solve this kind of problem…

Another interesting point is traffic management. As soon as an incident occurs, the infrastructure managers stop the trains! Sometimes it takes a long time to be aware of the incident and then restart the traffic, again with unfavorable priorities for freight trains. It is impossible to divert traffic even if an other route is available. We know that with the Rastatt incident: few trains were diverted via Schaffhausen and Stuttgart. This lack of responsiveness is due to the very heavy procedures of the railway network. And few people have the courage to change the procedures. In addition, drivers are approved for this or that route, and can not ride on others. Locomotives have the same problem: they must be approved otherwise they are prohibited. The Bombardier TRAXX or Siemens Vectron stucked in Basel during the Rastatt incident could not drive under the 25kV in Alsace, nor ride under the French KVB system. It’s a fault of the operators, not the infrastructure managers. Rail experts know that certification of rolling stock for multiple networks is time consuming and expensive. No blockchain could change anything at this level…

This is extremely damaging for the railway sector. As you know, a truck driver can use any road. Same for an air pilot. Obviously, the road and air sectors work in an open environment.

The last point concerns the freight itself. Logistics is clearly not a railway worker’s job. It is a very competitive, very reactive sector, where the staff turnover is very important. It is an industry exactly on the opposite of the railroad, with giant warehouses increasingly automated. A company in Antwerp told me that in less than half a day it could get 10 trucks to quickly take 10 containers to Germany or Basel. With the train, it was necessary to foresee this 2 to 3 weeks in advance … We live in the era of Amazon where the customers ask to be delivered sometimes during the day. What can the train do in such an environment? No blockchain can achieve this …

Like many people, I would like to be much more positive. But for now, I do not see many things that would reverse my opinion. But time passes. Neither the road nor the air sector will slow their progress while the train takes his time…

Freight heading east through Warwick station (photo by Robin Stott via license geograph.org.uk)

 

L’ETCS : une implantation difficile selon la Cour des Comptes européenne

Avec ses versions logicielles différentes, avec les pays qui avancent et d’autres qui traînent, on peut dire que l’implantation du nouveau système de contrôle-commande des trains, ERTMS, est loin d’être au top. Les raisons du retard sont multiples et la Cour des Comptes européenne vient d’en faire un instructif inventaire.

ERTMS/ETCS pour quoi faire ?

À l’origine, la faiblesse du transport ferroviaire avait été analysée par la forte hétérogénéité des signalisations d’un pays à l’autre, obligeant à des changements de locomotives aux frontières. Les seules motrices pouvant passer d’une frontière technique à l’autre devaient être équipées de 2, 3 ou 4 systèmes nationaux, ce qui engendrait des coûts élevés. L’idée a été alors de regrouper les recherches de différents réseaux et industries pour sortir une norme commune de reconnaissance des circulations et de conduite des trains. ERTMS/ETCS comprend du matériel au « sol » et à « bord » valables sur tous les réseaux. Un train est ainsi susceptible de passer une frontière sans qu’il ne voit quoique ce soit de changé. Le conducteur suit les instructions de conduite sur un écran normalisé à bord du train. Mais l’expérience du terrain au cours de ces vingt dernières années a montré une toute autre réalité. On peut les énumérer en quatre points :

Quelle plus-value pour les réseaux ?

D’abord un premier constat. Le trafic international est majoritairement du trafic fret industriel, tandis que le trafic voyageur est très majoritairement national et de proximité (TER, S-Bahn, régionaux…). Se pose alors la question des coûts d’un nouveau système sur des lignes, nombreuses, qui ne voient jamais le moindre train international, qu’il soit de fret ou de voyageur. Certaines lignes non-électrifiées doivent de toute manière être exploitée en trafic local avec des locomotives diesel, imposant donc un changement de machines aux exploitants.

Les systèmes nationaux pas encore mort

C’est l’autre réalité. Elle est revendiquée par des pays qui ont des systèmes performants et pas encore obsolètes. Le rapport de la Cour des Comptes européenne écrit ainsi qu’en Allemagne, il est difficile pour le gestionnaire de l’infrastructure de justifier le déploiement de l’ERTMS sur le plan économique, étant donné qu’il existe déjà deux systèmes performants: LZB et PZB. Même argument en Grande-Bretagne, qui est une île où aucun trafic international n’est enregistré de manière conséquente, en dehors d’Eurostar, et où le système national suffit à une sécurité maximale, le pays étant d’ailleurs en tête du palmarès sur ce thème. La Cour poursuit : « Les gestionnaires de l’infrastructure sont plus ou moins disposés à investir dans l’ERTMS selon leur situation de départ. Certains d’entre eux avaient déjà des systèmes de signalisation performants relativement récents, (…) tandis que dans d’autres États membres, les systèmes de signalisation arrivent à la fin de leur cycle de vie, ou leur performance en matière de sécurité ou de rapidité n’était plus suffisante (par exemple au Danemark, [ndlr également en Belgique]). Selon les parties prenantes interrogées, l’obsolescence des systèmes de signalisation nationaux finira par entraîner le déploiement global de l’ERTMS. » Le problème est que le calendrier de « mutation » vers le système ERTMS reste strictement dépendant du bon vouloir des gouvernements nationaux et des subsides qu’on veut bien allouer aux chemin de fer, tout cela sur fond d’élections et de politique budgétaire…

Quelle plus-value pour les exploitants ?

C’est l’autre constat. Lors d’un séminaire, un exploitant privé avait clairement fait entendre qu’il n’avait pas besoin d’une locomotive apte à circuler de Stockholm à Palerme. Traduction : ce type de trafic n’existe pas et les trajets sont bien plus courts que ne veut le croire la Commission européenne. Des chiffres disparates montrent en effet la prédominance des trafics industriels de 4 à 600km, souvent du charroi inter-usine. Les trafics de 1000km ne sont présents que sur quelques gros corridors qui demandent des motrices aptes à seulement deux voire trois réseaux au maximum, guère plus. C’est ainsi que Bombardier propose des locomotives avec package « régional », valable pour un groupe de pays donné.

Qui plus est, la législation du travail impose de toute manière des changements de conducteurs. On en profite alors parfois, comme entre la Suisse et l’Italie, pour changer la locomotive, ce qui « fluidifie » le roulement et permet d’éviter les handicaps du voisin (grèves…). Enfin, il y a une réticence des exploitants à voir partir leurs locomotives au fin fond de l’Europe, quand le risque de panne ou de… grève signifierait une coûteuse immobilisation suivi d’un tout aussi coûteux rapatriement. On préfère donc changer les locos plus fréquemment qu’on ne le croit. Les seuls exploitants qui pourraient militer pour des motrices « full » européennes sont actuellement Eurostar et Thalys. Ils sont plutôt minoritaires alors que les autres services internationaux se contentent de desservir deux pays voisins (TGV Lyria, TGV-POS, Thello, Railjet…).

>>> Voir aussi : ERTMS, qui va payer pour les opérateurs de fret ?

Le prix des choses

L’ERTMS combine trois secteurs industriels coûteux : l’électricité, l’électronique et le digital. Et ce n’est pas gratuit, surtout que seule une poignée d’industriels sont capables de proposer un package complet. L’ERTMS low-cost n’existe pas. Par-dessus tout, on lui impose un niveau d’intégrité de sécurité SIL 4, soit le plus élevé, correspondant à un facteur de réduction du risque compris entre 10.000 et 100.000. Tout cela nécessite une homologation très coûteuse du matériel « sol » et « bord ». La Cour estime ainsi que « le déploiement au sol pourrait coûter entre 100 000 et 350 000 euros par kilomètre ». Mais une analyse plus fine effectuée au Danemark et aux Pays-Bas montre que les coûts, incluant le démantèlement du système national, sont plutôt évalués à 1,44 million d’euros par kilomètre de ligne. Et on n’oublie pas que toute ligne équipée d’ERTMS ne peut accepter QUE du matériel homologué ERTMS/ETCS. Le matériel encore convenable mais déclaré « non-ETCS » est alors de facto exclu de ces lignes, ce qui est une perte pour l’exploitant…

Tout cela nous amène au prix d’installation du matériel de bord : « Il faut ajouter au coût du déploiement de l’ERTMS au sol, (…) celui de l’installation de l’ERTMS sur les locomotives, à la charge des entreprises ferroviaires.» Or, les priorités des uns ne sont pas toujours celles des autres. Le coût par locomotive existante est estimé entre 375 000 et 550 000 euros, qui couvre les équipements ERTMS et leur installation, les essais et l’autorisation ainsi que l’immobilisation du véhicule. Aux Pays-Bas, le coût de la transformation, mises à niveau obligatoires comprises, a en réalité été de 663 000 à 970 000 euros par locomotive. En Allemagne, le coût allait de 420 000 à 630 000 euros par locomotive. Le passage à la version Baseline 3, la dernière mouture en vigueur, se traduirait par un coût supplémentaire moyen de 270 000 euros par locomotive… et de nouvelles immobilisations d’actifs ferroviaires, déjà bien onéreux.

On reste malgré tout optimiste

La plus-value de l’ERTMS est reconnue par tous, mais sur le long terme, surtout au niveau de la sécurité, quand l’ETCS de niveau 2 permet au conducteur de train de suivre les instructions sur un écran de bord, avec une information permanente et non plus ponctuelle via des signaux extérieurs, comme actuellement. L’obsolescence du système de signalisation avec ses blocs et ses cantons démontre aussi ses limites. Le Danemark, les Pays-Bas et la Belgique ont opté pour un renouvellement de leur signalisation en ERTMS/ETCS. Le matériel roulant dispose aujourd’hui de capacités de freinage qu’on n’avait pas hier. En tant que moyen de transport très sûr, le rail peut faire bien mieux en matière technologique. Encore faut-il oser, dépasser les référentiels d’usage et obtenir l’argent nécessaire, ainsi qu’une cohérence au niveau européen. Il est aussi permit de s’interroger sur la longueur des procédures d’homologation. Il ne faut certes pas faire n’importe quoi, mais la certification ne doit pas être une fin en soi : il s’agit de faire rouler des trains en SIL 4, rien de plus.

Le rapport fait aussi des propositions, et c’est sa principale qualité. Il propose d’abord d’avoir une idée claire sur les coûts réelles d’implantation du système sur un réseau de corridors d’abord, sur un réseau étendu ensuite. « La Commission devrait suivre de près et faire respecter la mise en œuvre du nouveau plan européen de déploiement. » Le quatrième paquet ferroviaire a renforcé les prérogatives de l’ERA, l’agence ferroviaire européenne de Valenciennes. Mais, dit la Cour, « La Commission devrait déterminer si [l’ERA] dispose des ressources nécessaires pour assumer de manière efficiente et efficace sa fonction d’autorité responsable du système et de s’acquitter du rôle et des [ses] responsabilités renforcés (…) ». Enfin, et c’est crucial pour voir à long terme, « La Commission et [l’ERA] devraient, avec le soutien des fournisseurs d’équipements ferroviaires, veiller à la stabilité des spécifications ERTMS, corriger les erreurs résiduelles, éliminer les incompatibilités entre les différentes versions ERTMS déjà déployées au sol et garantir la compatibilité future de toutes les lignes ERTMS. Pour ce faire, [l’ERA] devrait coopérer de manière proactive avec les gestionnaires de l’infrastructure et les autorités nationales de sécurité avant l’échéance légale de juin 2019. »

La coopération, encore et toujours, reste le maître mot pour un déploiement réussi. L’espoir fait vivre…

En savoir plus au niveau technique : ETCS, les différents niveaux