PTC 2.0 : Wabtec est à la pointe des avancées majeures en matière de logiciels de sécurité ferroviaire essentiels
Présentation
Positive Train Control, ou PTC, a récemment célébré le quatrième anniversaire de son déploiement réussi aux États-Unis. Pourtant, cette réalisation, et les efforts de développement de plus de dix ans qui l'ont motivée, trouvent leur origine dans une tragédie remontant au 12 septembre 2008, lorsqu'un train de voyageurs et un train de marchandises sont entrés en collision dans le quartier de Chatsworth à Los Angeles.
À la suite de ce terrible accident, le Congrès a adopté une loi obligeant les chemins de fer à mettre en œuvre un système de sécurité national qui surveillerait le mouvement de tous les trains aux États-Unis, sur près de 60 000 miles de voies, en informerait les équipes et arrêterait automatiquement un train si nécessaire.
La mise en œuvre de ce mandat a pris 12 ans et a nécessité des investissements massifs et des innovations de la part des chemins de fer de classe I, des petits opérateurs et des principaux fournisseurs de technologies, y compris Wabtec. Pour vous faire une idée de l'ampleur de cette entreprise, pensez à ce qu'un transporteur de classe I a déclaré au journaliste du Los Angeles Times, David Lauter, à propos de la mise en conformité : « BNSF a dû construire environ 6 000 pylônes en bordure de voie pour transmettre des signaux sur 11 500 miles de voie et installer des ordinateurs de bord sur 5 000 locomotives ». (Source : Los Angeles Times, « Les États-Unis disposent enfin d'un système pour prévenir les accidents ferroviaires mortels », 2 janvier 2021.)
Lauter a également souligné une autre exigence clé — et exigeante — de PTC : « Comme les moteurs d'un chemin de fer circulent fréquemment sur des voies appartenant à une autre, les systèmes utilisés par chacune des sept principales compagnies de fret du pays et plus de deux douzaines de petites lignes de fret et de banlieue devaient être totalement interopérables. »
Ce qu'il ignorait à l'époque, c'est que le logiciel PTC des 5 000 ordinateurs de bord de BNSF (et des plus de 22 000 ordinateurs de bord de l'industrie ferroviaire dans son ensemble) serait développé par Wabtec, et que la solution PTC de Wabtec deviendrait une norme industrielle, fournissant chaque jour plus d'un million de kilomètres de protection active des trains sur le service des recettes, à 97 opérateurs ferroviaires du monde entier.
Un bon départ chez PTC
Ni l'industrie ferroviaire ni Wabtec n'ont été prises au dépourvu par la législation historique sur les PTC. Wabtec développait déjà un produit de sécurité basé sur le GPS et une base de données embarquée contenant des informations essentielles pour l'itinéraire. Elle comptait plusieurs clients pilotes parmi les transporteurs de classe I.
Les solutions PTC reposent sur quatre piliers. Ils sont conçus pour empêcher les trains de dépasser les limites autorisées, de dérailler en raison d'une vitesse excessive, de franchir un aiguillage qui n'est pas réservé à ce train et d'empiéter sur des zones de travail où les travailleurs et l'équipement peuvent être en activité.
Cependant, la mise à l'échelle de toutes ces capacités représenterait un défi de taille. La solution PTC pilote de Wabtec n'a fonctionné que sur certains tronçons de voie, et non sur l'ensemble du réseau ferroviaire nord-américain. Il restait encore beaucoup à « développer » l'infrastructure de signalisation en bordure de voie et les réseaux de communication, sans parler de la résolution de l'ensemble de la question de l'interopérabilité.
PTC en tant que « superposition »
Avec la sécurité comme « étoile polaire » et les quatre piliers de la protection comme première destination, Wabtec a été la pionnière de l'innovation logicielle PTC pour le secteur, en déposant plusieurs brevets. Cependant, il l'a fait dans le respect des paramètres pratiques de ce que l'industrie souhaitait réellement.
« Il est important de comprendre que le déploiement de PTC a été motivé par la volonté du secteur ferroviaire d'améliorer son mode de fonctionnement, et non de le remplacer », explique Jeff Kernwein, vice-président du groupe chargé de l'intelligence numérique chez Wabtec. « À cette fin, nous avons conçu notre logiciel PTC original pour « regarder par-dessus l'épaule » de l'ingénieur afin d'éviter les erreurs, tout en préservant son autonomie pour fonctionner en toute sécurité et s'acquitter de ses responsabilités quotidiennes. »
Cette capacité à améliorer les niveaux de sécurité tout en respectant les traditions a permis au logiciel Wabtec PTC de trouver sa place dans la cabine de chaque locomotive de classe I.
Une nouvelle voie pour le reste du monde
Wabtec n'a cessé de tester les limites du logiciel PTC, et sa dernière version est sur le point de réécrire les hypothèses classiques en matière de sécurité, de capacité et d'investissement dans les infrastructures.
« Il y a dix ans, alors que nous étions en train de développer avec les opérateurs de classe I la première génération de solutions PTC, nous avons été guidés par l'idée d'un logiciel PTC agissant comme une superposition », se souvient Kernwein. « Aujourd'hui, nous entendons des clients qui souhaitent explorer un nouveau paradigme de sécurité et de capacité qui nécessite moins d'infrastructures en bordure de voie. »
Par exemple, plutôt que de s'appuyer sur un aspect de signal ou une autorité basée sur un formulaire, et si l'autorité pouvait simplement être transmise au système PTC de bord de la compagnie de chemin de fer sans qu'il soit nécessaire de recourir à des signaux en bordure de voie ?
Une telle évolution pourrait constituer une alternative intéressante et moins coûteuse aux réseaux ferroviaires émergents du monde entier. Autrement dit, les chemins de fer d'Amérique du Sud, d'Afrique, d'Asie du Sud-Est et d'Australie pourraient renoncer à des installations coûteuses de signalisation en bordure de voie et passer directement au PTC 2.0, concrétisant ainsi leurs projets ferroviaires plus rapidement et plus économiquement, sans pour autant sacrifier la sécurité.
PTC 2.0 : le meilleur scénario en termes de sécurité et de capacité
Pour parvenir à un monde où les signaux en voie ne sont plus nécessaires et où les solutions embarquées fournissent une autorité autonome pour le déplacement des trains, les capacités de sécurité des nouveaux systèmes PTC doivent être encore renforcées.
Wabtec donne un aperçu de ce futur dans son offre PTC 2.0, qui contient le nouveau logiciel « Independent Validation Office Controller » (IVOC) qui surveille l'ensemble du chemin de fer. L'IVOC connaît l'emplacement et les caractéristiques de chaque train, ainsi que la destination autorisée de chaque train, grâce à une navigation de précision.
« La combinaison d'informations d'autorité basées sur des règles et de télémétrie de précision dans PTC 2.0 devrait apporter une amélioration progressive de la sécurité tout en transformant la fonction de planification des capacités, permettant aux opérateurs de placer davantage de trains sur leurs voies en toute sécurité, sans avoir à choisir par défaut l'espacement des trains « dans le pire des cas » », conclut Craig Green, directeur principal de Wabtec chargé du développement de l'IVOC.
La planification du scénario du « train dans le pire des cas » améliore la sécurité des lignes en garantissant que le trafic sur les voies est suffisamment espacé pour faire face aux pires scénarios, tels qu'un train lourd chargé de charbon circulant à vitesse maximale. Ce système protège les trains en fournissant une grande zone tampon « juste au cas où » entre eux.
Cependant, grâce à la solution PTC 2.0 de Wabtec, les chemins de fer peuvent commencer à aller au-delà de la planification du « pire scénario » pour adopter un nouveau paradigme qui maximise en toute sécurité la capacité et la rentabilité, le tout en se basant sur les emplacements et les caractéristiques « réels » de chaque train sur le bloc.