ERTMS – ETCS

Infrastructure • Signalisation • ERTMS-ETCS

Définition succincte : L’ERTMS représente une avancée significative dans la technologie ferroviaire, visant à créer un réseau ferroviaire plus efficace, plus sûr et interopérable à travers l’Europe. L’objectif de ce système est d’éliminer l’utilisation des signaux en bord de voie et de transmettre les autorisations de mouvement des trains via des balises ou un système radio GSM-R / FRMCS. Cette nouvelle vision de la gestion du trafic est nettement plus sûre car le conducteur visualise les ordres de mouvement sur un écran à bord du train. En outre, la vitesse du train est surveillée en permanence tout au long du trajet par un ordinateur de bord.

Note : cette page est uniquement destinée à des fins éducatives. Elle ne remplace pas la page officielle de la société exploitante ou du fabricant. Elle ne peut pas être utilisée pour la formation du personnel, qui relève de la responsabilité d’institutions et de sociétés agréées.

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En bref

ETCS (European Train Control System) est un composant de l’ERTMS (European Rail Traffic Management System), qui est un système de sécurité et de contrôle pour les chemins de fer. ETCS est un système de signalisation et de contrôle des trains qui inclut une protection automatique des trains, tandis que ERTMS intègre ETCS au GSM-R (Système mondial de communications mobiles pour les chemins de fer) et aux règles d’exploitation pour créer un système de gestion ferroviaire unifié à travers l’Europe.

L’objectif de l’ERTMS/ETCS est de remplacer les nombreux systèmes nationaux de contrôle et de commande des trains en Europe afin de garantir l’interopérabilité des trains dans les différents pays. Ce système permet aux trains de traverser les frontières internationales sans avoir besoin de changer de locomotive ou de système, optimisant ainsi les temps de transit et renforçant la sécurité1. Il est progressivement mis en œuvre sur les lignes à grande vitesse et sur l’ensemble du réseau conventionnel en Europe. 

Le système européen de gestion du trafic ferroviaire (ERTMS) est un projet industriel majeur développé par huit membres de l’UNIFE (Association de l’industrie ferroviaire européenne) pour améliorer l’interopérabilité transfrontalière et les systèmes de signalisation sur les chemins de fer dans toute l’Europe. L’ERTMS se compose de deux composants principaux : le système européen de contrôle des trains (ETCS) et le système mondial de communications mobiles ferroviaires (GSM-R). Voici en détail les principes fondamentaux de l’ERTMS :

Interopérabilité
ERTMS garantit que les trains peuvent traverser sans problème les frontières européennes. Cela implique de normaliser les systèmes de signalisation et de contrôle afin que les différents systèmes ferroviaires nationaux puissent fonctionner ensemble sans nécessiter de modifications importantes du matériel roulant ou des infrastructures.

Sécurité
L’ERTMS vise à améliorer considérablement la sécurité du transport ferroviaire. Ceci est réalisé en assurant un contrôle continu et automatique des trains, garantissant qu’ils fonctionnent dans des limites de vitesse sûres et respectent les signaux, réduisant ainsi le risque de collisions et de déraillements.

Capacité
En mettant en œuvre des systèmes de signalisation et de contrôle plus efficaces, l’ERTMS peut augmenter la capacité des réseaux ferroviaires existants. Il permet aux trains de circuler plus près les uns des autres en toute sécurité, maximisant ainsi l’utilisation de l’infrastructure disponible et réduisant potentiellement le besoin d’expansions coûteuses.

Performance
L’ERTMS améliore les performances du réseau ferroviaire en améliorant la ponctualité et la fiabilité. Les systèmes avancés de communication et de contrôle permettent d’ajuster en temps réel l’exploitation des trains, ce qui peut contribuer à minimiser les retards et à optimiser la circulation.

Rentabilité
La normalisation des systèmes de contrôle et de signalisation des trains à travers l’Europe peut conduire à des économies significatives en termes de maintenance des infrastructures et du matériel roulant. Cela réduit le besoin de systèmes nationaux multiples et simplifie la conception et la production des équipements.

Durabilité
L’ERTMS contribue à la durabilité environnementale en rendant le transport ferroviaire plus efficace et plus attractif par rapport à d’autres modes de transport, tels que la route ou l’air. Cela peut conduire à une réduction des émissions de gaz à effet de serre et d’autres polluants.

Interoperability
ERTMS ensures that trains can travel seamlessly across borders within Europe. This involves standardizing signaling and control systems so that different national rail systems can work together without requiring extensive modifications to rolling stock or infrastructure.

Détails des composants de l’ETCS

Le système ETCS est avant tout un moyen de transmettre des données du sol vers le train. Contrairement à d’autres appareils mobiles (avions, bateaux), les trains ne communiquent pas entre eux. Il n’y a donc pas de liaison satellite ou radar. Pour les chemins de fer, la transmission de la voix et des données ne peut se faire que par des balises dans la voie ou par une radio GSM-R spécifique (bientôt FRMCS). Le choix de l’un ou l’autre mode de transmission détermine un “niveau ETCS”, comme décrit ci-dessous.

Composants en bordure de voie :

Le choix de l’un ou l’autre niveau implique un choix de transmission. Deux actifs sont disponibles :

  • des balises placées (par groupe de 2 balises) au centre de la voie. Ces balises délivrent différents messages qui ne peuvent être lus qu’au passage du train. Avec les balises, vous ne recevez des informations que ponctuellement. S’il n’y a pas de balises, aucune information n’est disponible ;

➤ Voir les détails à propos des balises


  • La radio GSM-R, qui va migrer vers une nouvelle norme appelée FRMCS. Le GSM-R délivre les mêmes messages que les balises, mais contrairement à ces dernières, l’information est disponible partout et à tout moment. La transmission GSM-R / FRMCS nécessite toutefois l’installation régulière de pylônes GSM-R tous les X kilomètres pour assurer une bonne couverture de transmission.

Équipements à bord des trains

Tous les trains circulant sous ETCS doivent avoir à bord les trois composants essentiels sans lesquels il n’y aura pas de réception de signaux ni de possibilités de lecture de messages :

  • Le BTM (Balise Transmission Module) est un module situé à l’intérieur de l’équipement ETCS embarqué pour la transmission intermittente entre la voie et le train, qui traite les signaux reçus de l’antenne embarquée et récupère les messages de données d’une Eurobalise.

  • Le cœur du système embarqué est géré par un ordinateur de sécurité : l’european vital computer (EVC). Il reçoit tous les messages transmis, que ce soit par balises ou par GSM-R. Dans le cas du GSM-R, une petite antenne est nécessaire sur le toit du train. Dans le cas du GSM-R, une petite antenne est nécessaire sur le toit du train. Elle est plus petite que l’antenne située sous le train qui reçoit les messages des balises. L’EVC est chargé de traduire tous les messages et de les transmettre au conducteur sous forme d’ordres de mouvement. L’EVC surveille également la vitesse du train. C’est là qu’il y a une grande différence entre les trains équipés de l’EVC et ceux qui ne le sont pas.

  • L’écran ETCS DMI est l’interface entre le conducteur et le système ERTMS/ETCS. Il donne les instructions essentielles que le conducteur doit suivre (limitations de vitesse, zone de planification, niveau ETCS, mode, etc.) et permet de saisir des informations (identité du conducteur, données du train, etc.) et de déclencher des actions du conducteur (sélection du mode de conduite, confirmation, acquittement). Le DMI est l’élément clé qui rend toutes les locomotives qui en sont équipées interopérables. Sa conception est standardisée, quelle que soit la société qui le vend et l’installe. L’écran est le même que vous soyez en Finlande, en Autriche, au Royaume-Uni ou au Portugal.


Quatre niveaux

ETCS est une norme pour les systèmes de contrôle et de commande des trains. Il existe actuellement quatre niveaux ERTMS/ETCS (L0, LSTM, L1 et L2). Les différents niveaux d’application ERTMS/ETCS permettent d’exprimer les relations d’exploitation possibles entre la voie et le train.

Tout d’abord, il existe deux niveaux : Le niveau 0, qui s’applique aux trains équipés de l’ETCS circulant sur des lignes non équipées, et le niveau STM (Specific Transmission Module), qui est destiné aux trains équipés de l’ETCS circulant sur des voies où l’ancien système national (c’est-à-dire le système de classe B) doit être exploité. En ce qui concerne le niveau STM, l’ETCS sert d’interface entre le conducteur et le système national ATP (Automatic Train Protection).

Certains réseaux utilisent à la fois les balises et le GSM-R pour des fonctions limitées. C’est ce qu’a fait Infrabel en Belgique : en installant des GSM-R et des balises pour son système de signalisation national TBL1+ (qui est un STM), Infrabel se préparait déjà à la migration vers l’ETCS.

Au-delà des deux premiers niveaux, il s’agit de deux véritables niveaux ETCS :

  • ETCS Level 1: Utilise une signalisation fixe avec un contrôle intermittent du train. Il implique l’utilisation de balises pour transmettre les données au train. Les principaux avantages apportés par l’ERTMS/ETCS niveau 1 sont l’interopérabilité (entre fournisseurs et pays) et la sécurité, puisque le train freine automatiquement s’il dépasse la vitesse maximale autorisée par l’autorité de circulation ;
    • Avantage: système plus sécuritaire que le niveau national STM ;
    • Désavantage: vous ne recevez des informations que lorsque vous passez au-dessus d’une balise. Pas de balise, pas d’information…

  • ETCS Level 2: Offre une communication continue entre le train et le centre de bloc radio (RBC) via GSM-R (bientôt FRMCS). Elle élimine le besoin de signaux en bordure de voie, fournit des données en temps réel et permet une exploitation plus efficace des trains. La mise en œuvre du système L2 (y compris l’ancien système L3) permet d’accroître la capacité des lignes en augmentant les vitesses d’exploitation et en réduisant les intervalles, ce qui améliore l’expérience des passagers.

    • Avantage: le système le plus sûr car la vitesse du train est contrôlée en permanence, seconde par seconde, grâce à la transmission GSM-R continue, ce qui n’est pas le cas avec le niveau 1 (contrôle intermittent des trains).
    • Désavantage: un système plus coûteux pour les opérateurs, ce qui signifie que tout le matériel roulant doit être équipé de l’équipement ETCS à bord. Si ce n’est pas le cas, les signaux doivent être laissés au bord de la voie, ce qui constitue une duplication et donc une source de gaspillage pour le gestionnaire de l’infrastructure.

L’ancien niveau 3 de l’ERTMS/ETCS a été fusionné avec le niveau 2 de l’ERTMS/ETCS dans le cadre de la STI CCS 2023. Par conséquent, il n’est plus utilisé comme facteur de différenciation pour des fonctionnalités spécifiques, telles que le bloc virtuel fixe / bloc mobile avec l’assurance de l’intégrité et de la localisation du train au sein de la solution ERTMS/ETCS.

Le concept complet en résumé

En bleu, le GSM-R est transmis à l’EVC à bord du train via une petite antenne sur le toit du train. Niveau 2 de l’ETCS

 

 

L’EVC reçoit les informations du GSM-R (en bleu) ou des balises (en rouge), traduit les messages et envoie l’autorisation de mouvement au DMI pour le conducteur (en jaune).

 

 

L’antenne sous le train capte le message des balises (en rouge) lors de son passage. ETCS Niveau 1

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