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Article

1 - CONTEXTE

  • 1.1 - Démarche
  • 1.2 - Définition et convention
  • 1.3 - Justification rédactionnelle
  • 1.4 - Évolution historique

2 - DÉCOMPOSITION FONCTIONNELLE

3 - TECHNOLOGIES ET SOLUTIONS

  • 3.1 - Ethernet et technologies web
  • 3.2 - Internet des objets
  • 3.3 - Intelligence artificielle

4 - FUTURS ENJEUX ET CHALLENGES

  • 4.1 - Automatisation de la conduite et autonomie
  • 4.2 - Connectivité train/sol et distribution applicative
  • 4.3 - Digitalisation et virtualisation
  • 4.4 - Maintenance prédictive
  • 4.5 - Sécurité et cybersécurité

5 - CONCLUSION

6 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : TRP3075 v1

Contexte
Le contrôle/commande ferroviaire

Auteur(s) : Christian CHAUMETTE

Date de publication : 10 déc. 2020

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Sommaire

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Auteur(s)

  • Christian CHAUMETTE : Architecte général Contrôle/Commande et Systèmes d’Information Alstom, Saint-Ouen, France

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INTRODUCTION

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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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-trp3075


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1. Contexte

1.1 Démarche

Dans un premier temps, l’article définit ce que représente le contrôle/commande dans un système de transport terrestre guidé même si sa définition a très largement évolué au cours du temps et qu’elle continue à le faire dans les visions plus futuristes.

Un rappel historique des grandes étapes de son évolution est ensuite proposé afin d’en mesurer l’intérêt quant au support des opérations et d’en percevoir les enjeux économiques et stratégiques.

L’article précise ensuite les composantes essentielles du contrôle/commande et leurs rôles respectifs dans la gestion des différentes opérations qui y sont rattachées.

Les technologies et solutions techniques mises en œuvre sont ensuite présentées sans rechercher l’exhaustivité tout à fait impossible à atteindre face à la complexité du système évoqué.

Les ambitions futures sont évoquées plus loin en clarifiant les axes stratégiques de développement de ce système en regard des nouvelles technologies disponibles ou à venir ainsi que des nouveaux besoins de transport ou de gestion des opérations, la transformation digitale étant bien entendu à la base de cette évolution.

Pour terminer, ces ambitions sont mises en perspectives des différents enjeux et challenges auxquels le système devra faire face dans le futur, l’adoption massive des technologies d’information et de communication ayant par exemple augmenté l’exposition aux risques de cybersécurité.

L’article se présente donc plus comme un parcours de découverte de l’ensemble des aspects techniques du contrôle/commande que par un approfondissement des concepts qu’il supporte.

HAUT DE PAGE

1.2 Définition et convention

Il est vain de vouloir définir de manière simple, précise et admissible par tous le contrôle/commande tant ses frontières ont bougé au cours du temps. De plus, chacun en possède une représentation propre en fonction de son point de vue et de son utilisation.

Par convention, par abus de langage et par soucis de lisibilité « système ferroviaire » désigne dans la suite de cet article un « système de transport terrestre guidé sur roue fer ou pneu »,...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) -   Architecture fonctionnelle électrique du train : de la logique câblée à la logique programmée.  -  Revue Générale des Chemins de Fer, n° 235, janvier 2014.

  • (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.

  • (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.

  • (5) -   30 ans de grande vitesse  -  , Revue Générale des Chemins de Fer (2011).

  • ...

NORMES

  • Railway applications – Classification system for railway vehicles. Part 4 – Function groups. - NF EN 15380-4 - 03-13

  • Matériel électronique ferroviaire – Réseau embarqué de train (TCN) – Partie 1 : architecture générale. - IEC 61375-1 - 06-12

  • 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

  • Driver Machines Intefaces for EMU/DMU, Locomotives and driving coaches – Functional and system requirements associated with harmonised Driver Machine Interfaces. - UIC 612 - 06-09

  • 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

  • Information...

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