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L'automatisation du métro


Depuis l'invention de la roue, le transport en commun joue un rôle important dans notre société. Par conséquent, ce n'est pas une surprise de voir des investissements et des efforts dans ce domaine, afin d'améliorer la qualité du service.

Grâce à la mécanisation et plus tard l'automatisation, le secteur du transport en commun est devenu un nouveau domaine pour les informaticiens, qui essayent de mettre leurs solutions (pour la plupart théoriques) en pratique. Sur cette page, j'essaye de donner une vue d'ensemble sur les plus importants aspects et étapes du processus d'automatisation, focalisé sur le transport en commun à Paris.

Voici deux matériels complètements différents : un Sprague Thomson qui a quasiment traversé un siècle et le Météor :


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Sprague Thomson


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Météor à St Lazare

POURQUOI AUTOMATISER ?

Les raisons d'automatisation des transports en commun sont diverses. Pour avoir une idée sur l'utilité essentiel des transports en commun, on doit définir le principal but de celui-ci : transporter des voyageurs d'un point A à un point B, rapidement et de manière confortable.
Dans beaucoup de grandes villes, comme Paris et Londres, le trafic routier est tellement saturé qu'il n'y a presque aucune alternative en dehors des transports en commun.

Les bases des transports en commun sont :

  • L'économie: sans de bons réseaux de TC, la progression economique des régions urbanisées est ralentie voire arrêtée. Pour avoir une idée sur l'effet d'une possible absence de ces réseaux de TC, je vous envoie aux grèves et attaques terroristes;
  • La qualité de vie: sans de bons réseaux de TC, une région ne peut pas se développer un taux d'urbanisation important, dû au fait que la distance moyenne entre le travail et la maison ne peut pas être reliée facilement;
  • L'environnement: les réseaux de TC forment un atout important contre la pollution de l'air dans les grandes régions urbanisées. Grâce aux TC, qui ont pour but de transporter des voyageurs, la concentration de gaz d'échappement est significativement réduite, ce qui améliore la qualité de vie dans ces régions où l'on a appliqué les TC.


Avec l'automatisation des transports en commun, voici les bases qui peuvent être améliorés significativement :

  • augmenter la fréquence (plus de trains par unité de temps);
  • augmenter la vitesse entre les deux stations en utilisant un système avancé de signalisation.


L'exploitation de grands réseaux de TC, avec ces deux dernières bases, devient rapidement trop complexe pour l'homme (ou trop cher). Voici la raison pour laquelle l'automatisation de ces systèmes est une solution potentielle, de manière à ce que l'erreur humaine se voit réduire.

LA MÉCANISATION

Après la seconde guerre mondiale, les banlieues se sont rapidement développées. Il était alors nécessaire d'y prolonger les lignes de métro. Les lignes concernées sont les lignes emo, emo, emo, emo et emo.

On peut facilement comprendre qu'avec la prolongation de ces lignes, l'efficacité diminue si les voyageurs doivent effectuer des distances de plus en plus longues. Par conséquent, la RATP a adopté l'idée d'améliorer la performance du matériel roulant et de l'infrastructure. Je vais brièvement vous décrire ces deux aspects de la mécanisation :

Le matériel roulant
Dans le métro parisien, le même matériel (quoiqu'il y avait quelques adaptions) était utilisé pendant plus de 60 ans : le Sprague Thomson. Ce matériel avait plus sa place dans un musée que dans un des réseaux métropolitain les plus utilisés au monde. Pour le conducteur, ce n'était pas un emploi facile. Il était plus ou moins un mécanicien, afin de pouvoir conduire ce train. Ce n'est pas un miracle que la RATP ait souhaité changer cette situation.
L'exploitation s'est amélioré tout en facilitant la tâche du conducteur. Avec "appuyer sur un bouton", quelques fonctions étaient automatiquement executées, au lieu de manier quelques leviers. Les portes se fermaient automatiquement après un avertissement sonore et ce n'était plus nécessaire de former les conducteurs comme mécaniciens.
Mais, la limite ne se situe pas là. On appliquait également une propulsion multi-roue afin d'améliorer l'accélération. En 1956, le fameux système pneumatique était introduit. Juste à côté des roues en fer, on installait des roues pneus, roulant sur des pistes supplémentaires. Ces roues étaient montées horizontalement et verticalement, afin d'éviter un déraillement du train. Dans ce cas, les roues en fer ont un second emploi, dit "de secours", c'est-à-dire en cas de crevaison ou bien avoir la possibilité de rouler sur les voies qui ne sont pas équipées de rails pneus.

L'infrastructure
Les changements mécaniques conçernant l'infrastructure sont maintenant évidents. Les lignes concernées par le rajout des voies pneus sont les lignes emoemo, emoemo, emoemo et emoemo. De plus, un nouveau principe est appliqué : le pilotage automatique (PA). Ce système consiste à installer une fine bande de cuivre placée entre les voies, ces bandes envoyant une charge magnétique. Un train qui passe sur ces voies peut donc "lire" cette bande de PA afin de régler et limiter sa vitesse.

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Loge du Sprague

LES GÉNÉRATIONS DE L'AUTOMATISATION

Dans plusieurs documents sur l'automatisation dans les transports en commun, on peut y trouver trois générations d'automatisation :

Première génération
Les trains classiques sont équipés avec un système de base qui contrôle le respect des signaux par le conducteur. Le conducteur est donc toujours présent dans le train. C'est une forme d'aide de conduite et presque pas remarqué par les voyageurs.

Deuxième Génération
L'application du pilotage automatique délivre le conducteur de presque toutes les tâches reliées directement à la conduite du train. Le système s'occupe de l'accélération et du freinage. Cette seconde génération peut être divisée en deux sous-générations :

Deuxième Génération partie 1
La variante avec une cabine de conduite, comme appliqué dans le métro parisien. Cette automatisation n'est presque pas visible ou remarquable par les voyageurs.

Deuxième Génération partie 2
La variante sans cabine de conduite, mais le conducteur (ou autre personnel ayant les capacités de) est encore présent dans le train pour reprendre la conduite manuellement en cas d'une situation anormale. Ce système est appliqué à Londres, pour le Docklands Light Railway (DLR).

Troisième Génération
La troisième (et dernière) génération contient tous les systèmes entièrement automatisés, dont toutes les tâches sur le terrain sont executées par un système automatisé et centralisé, afin de garantir une exploitation sûre et correcte.
La commande du système est exécutée par le personnel présent dans un poste de commande centralisé (PCC). Les paramètres de ce système peuvent être adaptés en fonction des différents situations. Cette génération s'applique dans les systèmes comme le VAL (à Lille, à Toulouse, à Rennes, à Turin, à l'aéroport de Roissy CDG et dans le sud de Paris pour une liaison aéroportuaire), MAGGALY (à Lyon) et le MÉTÉOR/SAET (à Paris, ligne emoemo). Le VAL de Lille était le premier système entièrement automatisé mis en pratique au monde.

MÉTÉOR/SAET

Le Météor, ou emoemo, est la première ligne du métro parisien entièrement automatisée. Le projet fut gigantesque et la ligne fut partiellement mise en service. Beaucoup de travail doit encore être fait, comme la prolongation de la ligne vers le nord et vers le sud, afin de débrancher respectivement les lignes emoemo et emoemo.

Le protocole utilisé pour l'exploitation de cette ligne s'appelle SAET, une abréviation pour Système d'Automatisation et d'Exploitation des Trains. Ce protocole a pour but à ce que le système reste opérationel, même sous la condition qu'un autre train, qui n'est pas équipé du SAET, puisse rouler sur la ligne sans perturber l'exploitation automatisée. Pour la emoemo, ceci n'est pas mis en pratique pendant l'exploitation quotidienne, mais si on a de la chance, on peut voir un "intrus" sur la ligne (par exemple le Sprague Thomson d'ADEMAS).

Le SAET est un magnifique résultat de l'informatique moderne. C'est le premier système créé formellement mis en pratique au monde. C'est-à-dire - en termes d'informatique - que les réquisitions du système étaient formalisées dans une vaste collection de conditions PRE et POST et ensuite modélisées en utilisant la langue B (B-method) ou Z. Ce formalisme est utilisé par les informaticiens pour modéler les situations complexes et au même moment garantir à ce que le système soit correct. Inutile d'expliquer que le bon fonctionnement d'un tel système est d'une importance vitale. Des erreurs (bugs) dans le logiciel d'un tel système peut littéralement coûter (beaucoup) de vies.

Le fameux informaticien Jean-Raymond Abrial était le directeur de ce projet qui est regardé comme un des plus retentissants victoires dans le domaine de méthodes formelles en informatique.

LE FUTUR

Pour le futur, il existe de grands espoirs en ce qui concerne l'automatisation dans les transports en commun. À Paris, cette automatisation concerne deux lignes :

  • Premièrement, l'extension de la ligne emoemo. Mais le protocole SAET de Météor était conçu pour être également être appliqué sur d'autres lignes.
  • Deuxièmement, le but de la RATP avec la ligne emoemo -la première ligne du réseau dont le tronçon central était mis en service en 1900- est d'appliquer ledit SAET. C'est la plus ancienne partie du réseau et en même temps la partie plus chargée (140 million de voyageurs en 1998). C'est évident que pour l'automatisation de cette ligne, plusieurs choses doivent changer. Premièrement, on doit installer des portes palières, afin d'éviter des intrusions sur les voies (passagers ou autres obstacles). Deuxièmement, la ligne doit être équipée de trains automatisés. Ceci ne peut pas être fait en une seule nuit bien sûr, donc la RATP a choisi une période duale : les rames automatisées et les rames conduites manuellement se croiseront pendant un certain temps, c'est l'exploitation mixte. Ceci sera la première fois dans le monde qu'une ligne de métro, avec une telle charge, sera exploité de manière mixte. Le SAET est bien capable d'effectuer cette opération, comme quelques tests sur Météor emoemo l'ont prouvé. Mais c'est une opération tout de même fantastique. Pour les architectes urbains, les professionnels de transport en commun, les passionnés et - last but not least - beaucoup d'informaticiens vont suivre l'évolution de ce projet avec beacoup d'intérêt !

RÉFÉRENCES

Cet article est un (très bref) résumé de :
De rol van de informatica in het Franse openbaar vervoer, CJMFC Raemaekers (2006); un mémoire écrit pour le cours History of Computing à l'Université de Technologie d'Eindhoven (Pays-Bas).
Pour ce résumé, les informations proviennent de :
- Un siècle de métro en 14 lignes, Jean Tricoire;
- Transport Public International, Matra Transport/Médiathèque RATP.
Pour une liste complète de références, je vous envoie à cette liste dans mon mémoire.

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   23-04-2007
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