Une révolution pour le fret le frein à commande électronique et la télécommande des locomotives par radio

Marc GUIGON

Ing6nieur de I'Ecole Nationale des Arts et Metiers. II a occupeplusieurs postes au sein de la SNCF dont celui de chef de projet technique du projet COMMUTOR. Marc Guigon est rnaintenantresponsable de I'Unite de Recherchedes Activites Fret.

UNE REVOLUTION POURLEFRET LEFREINA COMMANDE ELECTRONIQUE ETLATELECOMMANDE DESLOCOMOTIVESPARRADIO P

P

II

P

Contexte g(~n(~ral

Les progr~s du transport routier, ainsi que le d6veloppement du r~seau autoroutier, sont souvent cites comme une des causes du d~clin du mode ferroviaire. On 6voque aussi l'~volution de la structure du march6 des transports : moins de pond6reux et une d~sertification industrielle ,, d'une partie du territoire qui ne n6cessite plus le transport d'unit~s importantes que permet le mode ferroviaire. I1 y a lieu 6galement de remarquer le r61e qu'a jou~ le d6veloppement du trafic voyageurs dont la vitesse s'est accrue. Malgr~ t o u s l e s efforts r~alis6s, le fret, qui est achemin~ sur les m~mes voies, s'est retrouv~ progressivement prisonnier de contraintes fortes : difficult& de trouver des sillons horaires, fr6quents garages pour d~passement. C'est en fait la

base de la conception du r~seau et de son exploitation qui s'est trouv~e domin~e par les trains de voyageurs prioritaires. Ceci a ~t~ un frein important ~ l'am~lioration de la productivit~ des trains de fret. Eexemple de la longueur des trains est significatif, en effet si celle-ci est naturellement limit~e en ligne par celle des installations de d~passement, elle l'est aussi par des contraintes de freinage : pour s'ins~rer parmi les trains de voyageurs, les trains de fret doivent circuler vite et freiner sur des distances courtes, atteignant ainsi les limites de l'actuel syst~me de freinage.

I

Les principales perspectives de progr(~s

Les ~volutions indispensables pour am~liorer le transport de fret sont les suivantes :

Revue g~.n&ale des chemlnsde fer - 0035-3183/99/06/© Elsevier,Paris

- la diminution des prix, - l'accroissement de la productivit~ du materiel, du personnel et de l'infrastructure, -

l'augmentation de la qualit~ et de la fiabilit~ de la prestation transport,

- un syst~me d'information performant. La r~duction des cofits passe imp~rativement par une diminution des charges li~es ~ la conduite et un accroissement des tonnages transport, s p~tr train. I~aecroissement de la productivit~ peut ~tre acquis selon deux voies : • une augmentation de la longueur, de la masse ou de la vitesse des trains fret qui permet la diminution des cofits de conduite par train et optimise l'utilisation des sillons ; J~

I Trl¸l • un jumelage de trains provenant d'origines diff6rentes ou ayant des destinations distinctes qui circulent sur un parcours commun. Ce proc6d6 poss~de les m~mes avanrages que le pr6c6dent. Jusqu'h un pass6 r6cent, ces solutions pr~sentaient des incertitudes, voire des impossibilit6s techniques. Les progr~s de l'informatique et de l'61ectronique, ainsi que la diminution des cofits des 6quipements permettent anjourd'hui d'etre en mesure de r6aliser des syst~mes performants, stirs et rentables.

II Des trains longs Eallongement des trains en Europe se heurte h des probl~mes d'infrastructure et h des contraintes techniques. En effet, que se passe-t-il si, sans prendre de pr6cautions pa~culi~res, on allonge les trains au-del~ de 1 000 m ? - Les distances dc freinage ne peuvent plus ~tre respect6es du fair de l'augmentation r~dhibitoire du temps de propagation de l'ordre de freinage pneumatique de la t~te vers la queue du train. Ceci implique une diminution des vitesses, ce qui est contraire aux objectifs de qualit~ de service de l'activit6 fret et incompatible avec l'optimisation globale des circulations. -

La dur~e du temps de transmission de l'ordre de freinage devient telle que, lors d'un freinage, les wagons de t~te commencent ~ freiner tandis que ceux de queue continuent pousser. Cela cr6e des efforts de compression dans le train, d'une valeur telle que les wagons 16gers peuvent ~tre amen6s ~t d6railler dans les courbes.

- L e s essais de frein deviennent laborieux, car il faut parcourir pied route la longueur du train. -

La conduite des trains devient difflcile et dangereuse, la maitrise des s6quences de serrage et de desser-

m

Ill rage des freins par l'agent de conduite devenant d6licate. Un syst~me, bas6 sur un moyen de communication entre la locomotive et les wagons, permettaut tt la lois de commander simultan6ment Fensemble des dispositifs de freinage et de r6aliser automatiquement les essais de frein, 61imine ces cons6quences f~cheuses. De plus, une telle installation, fond6e sur l'existence d'un syst~me de communication, donne la possibilit6 de conna~tre de mani~re fiable la composition du train qui est founfie h la locomotive par chaque composant du train. Ces informations sont non seulement utiles au m~canicien qui connait ainsi la composition de son train, mais peuvent aussi ~tre transmises h un centre op6rationnel de suivi des trains afin de connaltre tout instant la position des wagons, connaissant la position g6ographique de la locomotive (fournie par des r6cepteurs ou capteurs appropri6s tels que GPS, GSM R, etc.). Ce syst~me est appel6 ~Frein ~t Commande Electronique pour le Fret ,,.

I

L'exp6rience des r6seaux am~ricains est-elle directement transposable ?

Menaces dans leur existence m~me au milieu des ann6es 70 sous le triple effet de la crise 6conomique, de la lib6ralisation du transport et de la disparition des services voyageurs, les r6seaux am6ricains sont devenus source de profits, et singuli~rement depuis le d~but des ann6es 90.

gement de conteneurs sur 2 niveaux, d'automobiles sur 3, la conception de wagons articul~s et alEg~s, l'6quipement de tout le pare en badges d'identiflcation automatique, la mise en service de centres de dispatching couvrant jusqu'~ 40 000 lan de voies, l'4tablissemcnt des r~glcs d'exploitation adapt4cs aux bcsoins ct unc organisation dc la maintenance optimis4c jusque dans le d4tail dc la vie de chaquc composant constituent unc listc non exhaustive de tous lcs progr~s r4alis4s. Ccttc capacit4 d'innovation s'exprime par ailleurs par le hombre de projets en gestation ou en d~veloppement. Les technologies d~velopp~es par les r~seaux am~ricains peuvent-elles ~tre directement transpos~es ? La r~ponse est sans ~quivoque : non. En effet, les conditions d'exploitation, les conceptions techniques et les contraintes r~glementaires sont tr~s diff~rentes de part et d'autre de l'Atlantique. Quelques exemples : • les distances d'arr~t aux USA sont de 3 000 m pour i 000 m ~ 1 500 m en Europe ; • aux USA, les syst~mes de freinage sur les wagons comportent deux organes s~par~s, l'un pour le frein de service, l'autre pour le frein d'urgence, ce qui n'est pas le cas du frein UIC europ~en ; • les fr~quences radio, ainsi que leur puissance d'~mission sont diff~rentes.

I

Frein 6 commande ~lectronique

Ce spectaculaire redressement est h.mettre au credit d'une organisation tr~s efficace, associ~e ~t la raise en oeuvre h grande ~chelle de technologies iunovantes.

La base de cette installation est un syst~me de communication entre la locomotive menante et les wagons qui permet la commande simultan6e des organes de freinage en s6curit6 et la r6alisation des essais de frein ~t agent seul.

Eaugmentation de la longueur des trains, de la charge ~ l'essieu, le char-

Bien ~videmment, cette installation devra ~tre compatible, du moins

II IIIII court terme, avec le syst~me de freinage pneumatique UIC existant afln de pouvoir faire circuler un wagon 6quip6 du frein ~ commande dlectronique dans un train compoz~zzt un frein pneumatique classique. Actuellement, deux syst~mes de communication et de freinage adaptds aux grandes longueurs de trains et au nombre important de wagons existent en dehors de l'Europe : - un syst~me bas~ sur un bus filaire

utilis6 actuellement par quelques trains des r6seaux am6ricains, -

un syst~me de freinage bas6 sur la communication radio depuis la locomotive menante vers l'ensemble des wagons, dont les premitres applications d6buteront au cours de l'ann6e 1999 en Australie sur un train de 240 wagons.

d'un frein ~ commande 61ectronique sur la base d'un moyen de communication filaire et radio. La longueur de ces trains peut atteindre 2 250 m,

- longueur du train : 2 250 m,

hombre maximal de locomotives : 16,

-

maximal de wagons : 125,

-nombre

- la validation du syst~me par les r6seaux et les autorit6s de tutelle.

- compatibilit~ avec le freinage pneumatique UIC, - ordonnancement automatique des wagons,

I~objectif est d'aboutir ~ des sp6ciflcations d'interop6rabilit6 en cours d'ann6e 2000 qui permettront ~ tout r6seau europ6en et ~ tout industriel d'6quiper des locomotives ou des wagons avec des syst~mes totalement compatibles.

essais de frein r~alis~s ~ partir de la locomotive menante par un seul agent,

-

- s u r v e i l l a n c e des param~tres de freinage en cours de circulation,

Les sp6cifications principales du syst~me de freinage ~ commande 61ectronique sont les suivantes :

- s f i r e t ~ de fonctionnement ~gale ou sup~rieure ~ celle des trains actuels.

Eutilisation de ces moyens de transmission pour une application ferroviaire europ6enne est ~ d6velopper pour tenir compte des sp6cificit6s des mat6riels et des exploitations des r6seaux. wagon

Les moyens de transmission ~voqu6s pr6c6demment sont le support de l'application frein. Le choix du m6dium de communication pour une application europ6enne sera effectu6 en fonction des cofits, de la fiabilit~ et de la sfiret~ de fonctionnement de l'ensemble de l'installation, apr~s des essais repr~sentatifs de chacune des options effectu~s sur des trains tr6s longs, atteignant une longueur de 2 250 m. La strat~gie de d~veloppement r6side dans une coop6ration 6troite avec le r~seau des chemins de fer allemand (DB AG) afin de permettre d'aboutir ~ un standard europ6en. Ces travaux portent sur l'6tablissement d'un cahier des charges fonctionnel commun, sur des 6tudes et des experimentations conjointes : de sp6cifications fonctionnelles communes,

queue de

tTaln

tempdrature temperature wagon frei~

autres

frain dlectronique

Cc~r~te~er

Distribution des

informations vers le sol

F i g . 1. - F r e i n ~ c o n n n a n d e

',,0

0/0

~lectronique

0

0

wagon qusuede train

BIB

0

0

0

0

[ 6met/ r ~ p t

temperature teml~'.ature

wagon ~

0

- version lllaire.

frem ~

[

autres I ~] I

Calculateur

wagon de . "~s~c~rit6

1 / /

I Calculateur I central de I s~curit6

II

II II

-l'~tablissement

- le d~veloppement par un industriel du syst~me de communication et du syst~me de freinage, - des essais en France et en Allemagne de trains de fret 6quip6s

m

tem~"~ture ch--~ ~e.t~-c~.o. ~ . botte

6lectronique

Distribution des

informations vers le sol

F i g . 2. - F r e i n tz c o n n n a n d e

~lectronlque

= ~

locomotive / / ~ k / I\ ~'~" / ' •

I

- version radio.

29

II

Des opportunit(~s

Du fait de l'existence d'une ligne de communication le long du train, le frein ~ commande 61ectronique permet l'introduction des technologies de l'information ~ bord de la locomotive et des wagons. Ainsi, il permet de concr6tiser de nombreuses applications innovantes comme : • la t616commande des locomotives pour assurer la traction r~partie des trains tr~s longs et/ou tr~s lourds ; • l'6tablissement automatique de la composition du train et le classement des wagons, ce qui permet leur localisation par la connaissance de la position g~ographique de la locomotive menante ; • la connexion d'6quipements particuliers, comme des d~tecteurs de boites chaudes, de chocs, de temp6rature, d'ouverture de portes et d'arrimage des conteneurs, l'attelage automatique, des dispositifs anti-enrayeurs. Eensemble de ces fonctionnalit~s devrait offrir de multiples occasions d'effectuer des progr~s importants de productivitd et de qualit~ du transport tout en valorisant les services connexes.

I

Fig. 3. - D e s t r a i n s j u m e l ~ s .

Bien ~videmment, ce mode d'exploiration g~n~re aussi une diminution des cofits lids fi la conduite et ~ l'usage des sillons.

Cette derni~re application concernc notamment une partie des trafics de charbon, acier, chimie, pdtrole et c~r~ales rdalis~s en trains entiers.

Ce syst~me permet donc, fi court terme et avec les wagons existants : • soit le jumelage de trains pour former un train d'une longueur qui peut atteindre 1 500 m~tres, • soit la rdalisation de trains hyperlourds comprenant 2 locomotives ou plus judicieusement r@arties dans le train, pilot~es simultan~ment par l'agent de conduite de t~te.

I

T~l(~commande des locomotives par radio

Quelles sont les solutions techniques possibles pour piloter une ou plusieurs locomotives dissdmindes dans un train ?

Des trains jumel(~s ou hyper-lourds

I2accroissement de la productivit6 du chemin de fer passe aussi par le jumelage de trains provenant d'origines diff~rentes et/ou arrivant/t des destinations distinctes lorsqu'ils poss~dent un parcours commun. Le but principal de ce mode d'exploitation est d'optimiser l'usage des sillons avec, pour cons6quence, la lib6ration de certains d'entre eux. Ceci permct de reculer les limitcs de saturation des lignes concern6es.

il

Fig. 4. - I x ~ c o m o t i v e s u t t l i s ~ e s p o u r le t r a i n d ' e s s a i s .

On pense, dans un premier temps, l'implantation d'un fil qui court le long du train. Cela a d~jA ~t~ utilis~ avec succ~s pour des trains hyperlourds, mais n~cessite l'~quipement de chaque wagon, ce qui n'est pas coherent avec l'objeetif de jumelage de trains essentiellement compos~s de wagons tout venant. On peut penser aussi ~ transmettre les informations par la cat~naire, la radio sol train, la t~l@honie, des satellites en orbite basse... Ces solutions ne peuvent ~tre g~n@alis~es aujourd'hui du fair des limitations techniques ou de leur cofit prohibitif. La t~l~commande par radio directe d'une locomotive menante vers les locomotives menses est la solution qui g~n~re ou exige le moins de contraintes par rapport ~ l'environnement, si ce n'est la r~glementation li~e ~ l'attribution des fr~quences. En 1994, la SNCF a exp~riment~ en service commercial sur l'art~re nord-est, entre Dunkerque et Dieulouard, des trains de 3 600 t comprenant deux locomotives en t~te et une machine de pousse t~l~command~e. Cette experimentation utilisait la technologie de ,, radio ~ fr~quence d~di~e ~, technologie utilis~e largement dans le monde, et notamment aux ]~tats-Unis. Cependant, la SNCF n'a pas obtenu de fr~quence pour ce type d'application de la part des organismes de r~gulation des t~l~communications et, conjugu~e ~ une baisse du trafic Dunkerque-Dieulouard, l'exp~rimentation a ~t~ stopp~e.

technologie pour assurer la traction de trains jumel~s. En 1997, l'Autorit~ de R~gulat]on des T~l~communications a autoris~ la SNCF ~ utiliser une large bande de fr~quences dans la gamme publique des 5,8 GHz avec une radio ~ ~talement de spectre, pour poursuivre ses experimentations.

Sur les conseils des autorit~s de tutelle des t~l~communications, deux campagnes d'~valuation de la radio ~talement de spectre ont ~t~ menses en 1993 et 1994. Elles ont permis de montrer l'int~r~t potentiel de cette

Les correlations entre les ELC et les param~tres tels que la disponibilit~ de la liaison radio, les longueurs et tonnages admissibles, la t~l~commande du frein d'urgence ne pourront ~tre connues avec precision qu'~ l'issue des essais en ligne.

Cette technologie pr~sente de multiples avantages du fait de sa r4sistance au brouillage et de sa faible occupation spectrale tout en offrant des d~bits clevis et une puissance r@artie sur l'ensemble du spectre d'~mission. Ainsi, avec cette technologie, la pollution hertzienne de l'environnement est limit~e pour chacune des fr~quences de la bande ~tal~e.

Ces essais permettront en outre de valider le concept et d'afflner les param~tres des modules math~matiques pour les qualifier avant de calculer les limites de composition et de vitesse pour chacune des lignes exploit~es.

Les points durs

Falsab'dit~ de la liaison radio

Eobjectif du projet est d'assurer une t~l~commande sfire des engins secondaires incorpor~s dans le train. Ceci impose de r~aliser un ensemble T~l~commande radio contr6le commande de locomotive, flable et de maitriser le comportement dynamique des trains longs. Une fois ces probl~mes r~solus, il sera possible d'~tablir les r~gles et procedures d'exploitation idoines (Fig. 5).

Les impositions de la r~glementation fran~aise en mati~re de radio sont tr~s restrictives au niveau des bandes de fr~quence.

,,

Seule la fr~quence de 5,8 GHz est autoris~e ~ cejour pour les essais avec une puissance d'~mission de 2 W. La propagation des ~missions radio ~ cette fr~quence tr~s ~lev~e,

An,enoo

IPostedeconduitem AutomateMUX I

r Une opportunit~ : la r a d i o /t ~ t a l e m e n t de spectre

La circulation des trains devra avoir un niveau de s~curit~ au minimum ~gal ~ celui des trains de fret actuels vis-a-vis des distances d'arr~t et des risques de d@aillements dus aux Efforts Longitudinaux de Compression (ELC) qui apparaissent en phase de freinage.

i

Radio

i QQ

oo Actuateurs (moteurs,freins,etc.)

Fig. 5. - S c h e m a d e p r i n c i p e d ' u n e l o c o m o t i v e t ~ h ~ c o m m a n d 4 e p a r r a d i o .

BI

est tr~s directive et g~n~re de nombreux ~chos. Compte tenu de la puissance d'~mission faible, il s'av~re n~cessaire de r~aliser des ~quipements radio tr~s sensibles et capables de rassembler t o u s l e s signaux d'une m~me ~mission r~partis entre trajet direct et ~chos. )tce jour, ~tant donn~ la complexit~ de la radio/~ cette fr~quence nouvellement ouverte, tr~s peu d'industriels sont en mesure d'offrir des ~metteurs r~cepteurs qui ont les qualiras requises pour traiter l'ensemble des probl~mes li~s/t la propagation. Une premiere ~valuation d'~metteurs - r~cepteurs radio fi ~talement de spectre a ~t~ r~alis~e, g la fin de l'ann~e 1998, sur la ligne LumesLonguyon qui pr~sente un tracd difficile propice /~ g~ner la propagation des ondes radio (tunnels, tranch~es, courbes, for~ts...). Ces essais ont ~t~ r~alis~s avec une puissance de 1 W et sans traitement des trajets multiples (dchos). Les rdsultats obtenus ont mis en dvidence la ndcessitd de faire dvoluer les caractdristiques des syst~mes de radio communication pour les rendre conformes aux exigences du projet.

Faisabilit~ des trains de 1 500 m Le comportement dynamique des trains de plus de 1 0 0 0 m~tres devient critique durant les phases de freinage. I1 est donc n~cessaire de l'~tudier afin de d~terminer les param~tres li~s /~ la s~curit~ (blancs de transmission radio admissibles, r~gles de composition des trains, r~partition des masses, types de wagons, vitesses...).

Fig. 6. - Tiroirs de contr61e-commande et de radio.

filaire qui simulera les diff~rents fonctionnements attendus de la radio : qualit~ de la transmission, blancs radio...

formation, de composition, de vitesse et de traction selon le profil des lignes qui sont/t m~me d'assurer un niveau de sdcuritd globalement aussi bon que celui connu actuellement.

L ' e x p l o i t a t i o n d e s trains j u m e l ~ s

I2exploitation des trains jumel~s impose, outre le r~glement des problames techniques, d'adapter les r~gles d'exploitation et de conduite usuelles aux exigences particuli~res de ces trains. Les contingences nouvelles, propres aux trains jumel~s, imposent d'~tablir de mani~re formelle les exigences de

De plus, la longueur exceptionnelle des trains jumel~s modifie les conditions de conduite des m~caniciens qui doivent int6grer un comportement dynamique particulier et difficile/t maitriser sans assistance lors de s~quences de serrage et de desserrage des freins. I1 s'av6re donc n~cessaire de fournir/~ l'agent de conduite l'assistance • requise au travers des automatismes embarqu~s ou additionnels tels

I2~tude de ce comportement passe par une phase d'essais et de mesures sur des trains jumel~s ayant des compositions representatives des futures compositions r~elles. Au cours de cette phase et compte tenu des exigences de conditions de mesure, le syst~me de t~l~commande des locomotives sera assur~ par un lien

im

Fig. 7. - Unit~ multiple de traction pour train jumelC

que l'~quipement de queue de train qui permet, outre une assistance au freinage suppl6mentaire, de fournir les informations d'~tat de la pression de la conduite g~n~rale en queue de train. Au-del/~ des conditions nominales d'exploitation quotidienne, il est indispensable de fixer les modalitCs de traitement des situations d6grad6es, l'agent de conduite ~tant seul en ligne pour r~soudre des probl~mes li~s an secours ou, plus simplement, rCaliser un banal essai de frein de continuit¢.

Une premiere phase de test en regime commercial aura lieu au cours d,u premier semestre de l'ann6e 2000. A l'issue de ces tests et apr~s en avoir tir~ toutes les conclusions, la SNCF s'engagera dans une phase de modification d'engins moteurs pour les affecter au service commercial.

II

Conclusion

Le chemin de fer a toujours ~t~ un moyen de transport privilCgi~ pour

acheminer de forts tonnages regroup~s en trains entiers. Le jumelage des trains permet de retrouver cette caract~ristique ferroviaire importante par le regroupement puis l'acheminement d'unit¢s de taille r~duite. I1 est ainsi d~montr~ que, sans changer quoi que ce soit aux wagons, il est possible de gagner en productivit~ en recourant ~ des solutions innovantes avec un cofit de raise en oeuvre faible.

REVUE GENERALE DES CHEM!NS DE FeR

O l l i . je souhaite recevoir le "M~dia Kit" et les informations utiles/a la rCalisation d'un plan m~dia. [] Melle [] Mme [] M. Nom Fonction

.....................................

.................................................. Soci~t~

Pr~nom

...................................

...............................................

Adresse ........................................................................ Code postal .................................. Vilte ................................................................................................ Tel.: Fax : ................................... :................................. :...... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

m

SUMI RI S/SUMMARIES/ZUSAMMENFASSUNGEN L6sungen zur Herabsetzung des Rollgerfiuschs durch den aero@namtschen L/inn verschlechtert, was fibrigens Gegenstand einer eingehenden Arbeit auf den folgenden drei Gebieten war: Identifizierung der wichtigsten Lfirmquellen sowie ihrer Erzeugungsmechanismen, - Bewertung der M6glichkeiten zur Verringerung dieser Quellen an Modellen in verkleinertem Magstab; es wurden Ans/itze erarbeitet, - Allgemeinere Modellierung des Str6mungsverhaltens, womit aul3erdem die Vorhersage und Verringerung des aerodynamischen Lfirms erm6glicht wird. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen erm6glichen die Konstruktion von globalen Modellen fiir die Emission des Eisenbahnl~irms ; des Weiteren k6nnen Normen fiir die Messung erstellt werden, die besser dem europ/iischen Rahmen angepasst sind und anhand derer die Gesamtauswertung der besten M6glichkeiten auf dem Netz zum Schutz der Anlieger mit unterschiedlichen Szenarios ins Auge gefasst werden kann, die je nach angstrebtem Schallpegel und den Kosten fiir die Realisierung variieren. m

B. JEAN

Ph. BRUNEL Locallsafion par satellite pour les v4hicules ferroviaires Apr~s avoir pr4sent~ renjeu et les atouts de la localisation par satellite pour la SNCF, cet article expose les principales activit4s de la Direction de la Recherche et de la Technologic darts ce domaine. Dans un premier temps sont pr~sent4es les actions de veille technologique men&s dans le domaine de la localisation par satellite mais aussi des t414communications associ&s. Puts sont d4crites les applications possibles de la localisation par satellite ~t la SNCF ainsi que les exp&imentations en cours : &ude pr4cise de la disponibilit~ de la localisation par satellite en environnement ferroviaire, projet ettmlCC,zn MAGNET, projet TENOR de la Direction Fret, projet de suivi

m

individuel de wagons en liaison avec EDIFRET et le projet LOTUS men4 avec la Direction Grandes Lignes sur le suM de TGV. La probl4matique de la cartographic num4rique ferroviaire est 4galement abord4e. Enfin, plusieurs cas typiques d'applications et une s41ection de syst~mes de localisation et de t414communications adapt4s am,~ applications ferroviaires sont expos4s sous forme de tableaux. Satellite tracking for rail vehicles This a~icle explains the potential and advantages of satellite tracking for SNCF and then describes the main work of the Research and Technolog3 ~ Department in this field. The authors firstly report on the technology watch on satellite tracking as well as on associated telecommunications technoh W and then describe possible satellite tracking applications on SNCF and tri'0Js under way : a thorough study of satellite tracking system ~xailabilit)' in the railwav environment, the European MAGNET project, the Freight Department TENOR project, the individuoJ wagon tracing project in conjunction with EDIFRET and the LOTUS project carfled out with the Mainline Traffic Department on TGV tracking. The subject of railway digital cartography is also addressed. Lastly, several typical applications and a selection of tracking and telecommunications systems adapted to railway applications are described in table form. Ortung der EisenbalmFahrzenge mittels Satemt Nachdem die Risiken und die Triimpfe fiir die Ortung mittels Satellit bei dcr SNCF dargestellt wurden, behandelt dieser Artikel die wichtigsten Aktivit/iten der Direktion fflr Forschung und Technologic auf diesem Gebiet. Zunfichst werden die T/itigkeiten in bezug anf die Sicherheitsfahrschaltung, die auf dem Gebiet der Ortung mittds Satellit aber anch bci dem damit zusammenh~genden Telekommunikations-

verkehr vorgenommen werden, pr;~isenttert. Danach werden die m6glichen Amvendungen der Ortung mittels Satellit bei der SNCF sowie die laufenden Versuche beschrieben : die genaue Studie fiber die Verfiigbarkeit der Ortnng mittels Satellit in der Eisenbahnumgebung, das europ/iisches Projekt MAGNET, das Projekt TENOR der Direktion Cargo, das Projekt der Einzelverfolgung von Wagen in Verbindung mit EDIFRET sowie das Projekt LOTUS, das mit der Direktion ffir Fernverkehr zur lJberwachung des TGV durchgeffihrt wird. Die Problematik der digitalen Kartographte bei der Eisenbahn wird ebent:alls angesprochen. Schliel~lich sind mehrere ~pische Ffille sowie eine ~lzahl yon Ortungs und Telekommunikationssystemen, die auf die Anwendungen bei der Eisenbahn abgestimmt sind, in der Form yon "Pabellen aufgefiihrt. I

M. GUIGON Une r & o l u t i o n p o u r le fret Le frein ~ c o m m a n d e 41ectronique et la t ~ l & o m m a n d e des locomotives p a r radio L'&olution de productivit~ des trains de fret passe par l'accroissement de la longucnr, de la charge et de la vitesse des trains. Deux projets de recherche se deroulent au sein de la SNCF : - Le frein/~ commande dectronique qui permet de faire circuler des trains tr6s longs (de plus de deux kilom~tres) en respectmlt les distances d'arr& actuelles et en ne errant pas d'efforts internes dans le train susceptibles de provoquer un d&aillement. En outre, ce syst~me am~liore la s&urit~ des circulations des trains par la connaissance en temps r~el de l'~tat de fonctionnement des syst~mes de freinage et facilite leur exploitation avec la r~alisation de l'essai de frein/t agent seul. - La t~l&ommande des locomotives par radio qui permet le jumelage de demx trains pour crier un train dont la longueur peut atteindre 1 500 m afin de r~duire

les cofits de conduite et de repousser les linfites de saturation des infrastructures. Les recherches portent principalement sur les conditions de circulation en s&urit~ et sur la liaison radio entre les locomotives qui tient compte de la circulation d'antres trains. A revolution for freight trains Electronically controlled brakes and radio remotecontrolled locomotives Productivity improvements for freight trains are targeting longer trains, heavier axle loads and higher train speeds. Two research projects are currently under way at SNCF : - one on an electronically controlled brake that makes it tx~ssible to operate ve~: long trains (more than 2 kilometres long) while observing current stopping distances and without creating any internal forces in trains that might trigger a derail= mont. Furthermore, this system improves train operating safety because it proxqdes real time information about brake system functioning and is easier to use since brake tests can be carried out by one person alone ; - remote-con~>l of locomotives by radio makes it possible to couple two trains to form a train that can be as long as 1 500 m in order to cut train driver costs and stretch the boundaries of infrastructure capaci~. Research is tbcu~d mainly on safe traffic conditions and on the inter-locomotive radio link which takes account of other train traffic on a line.

Eine Revolution fftr den Gfiterverkehr Die Bremse mit elektronischer Steuerung und die Funkfernsteuertmg der Lokomotiven Die Verbesserung der Produktivitiit bei den Gfiterzfigen beinhaltet eine Zunahme ihrer Lfinge, ihrer Radsatzlast sowie ihrer Geschwindigkeit. Innerhalb der SNCF laufen hierzu zavei Forschungsprojekte, n/imlich: - Die Bremse mit elektronischer Steuerung, mit der sehr lange

SUMI RI S/SUMMARIES/ZUSAMMENFASSUNGEN Zfige (fiber zwei Kilometer) fahren k6nnen, w/ihrend gleichzeitig die derzeitigen Bremswege eingehalten und im Zug keine Krfifte erzeugt werden, die eine Entgleisung verursachen k6nnten. Des Weiteren verbessert dieses System die Lanfsicherheit der Zfige, da der Betriebszustand der Bremssysteme in Echtzeit bekarmt ist ; es erleichtert schlieglich den Zugbetrieb, weil die Bremsprobe nur noch yon einer Person durchgefflhrt werden muss. - Die Funkfernsteuerung der Lokomotiven, die die Doppeltraktion von zwei Zfigen zur Bfldung eines Zuges erm6glieht, (lessen IA'~ge 1 500 m erreichen kann, um somit die Fah_rtkostenzu verringem und die Grenzen ffir die S~ttigungder Infrastruktur zu verlegen. Die Untersuchrmgen richten sich haupts~hlich auf die Bedingungen fiir die Laufsicherheitund auf die Funkverbindung zwischen den Lokomotiven, die den Lauf anderer Zfigeberficksichtigt.

m

J. Marals B. Metmier M. Berbineau Utilisation du traitement d'images pour l'~valuation de la disponib'flit~ des satellites GPS le long d'une voie de chemin de fer La disponibilit6 de la plupart des proc~d~s de localisation de mobiles terrestres fondus sur rutilisation de syst~mes satellitaires du type GPS, GLONASS ou EUTELTRACS se d~grade consid~rablement en milieu urbain ou

en environnement ferroviaire ~t cause de l'importance des effets de masques dus/t la presence d'immenbles ou d'obstacles tels que les tranch~es. Un outil dormant acc~s de mani~re simple,/t la disponibililk d'une constellation de satellites an cours du temps dans une zone #ographique donn~e, permettrait de ddterminer s'il convient d'adjoindre an systkme utilisant les informations issues de la constellation de satellites, rm syst~me compldmentaire garantissant les performances attendues. I2~tude pr~sentde dans cet article a dt~ r~alis~e par l'InretsLeost pour la Direction de la Recherche et de la Technologie de la SNCF dans le cadre du projet Deufrako-P. La faisabilit~ d'un outil de pr6diction de la disponibilit~ des satellites GPS en milieu ferroviaire a dt~ d~montr~e. Cet outil combine des informations concernant les angles d'~ldvations des satellites fournis par rm logiciel existant, Satellite Tool Kit et l'analyse de rimage de renvironnement d'une antenne GPS fix~e sur le toit d'un train. Eoutil a ~t~ test~ dans des conditions r~elles d'utilisation /~ bord d'un autorail sur la ligne Tournan Paris et les r~sultats ont 3t~ compares au nombre de satellites effectivement re~us par un r~cepteur GPS h bord du train.

Use of image processing to assess GPS satellite availabilityalong a railway line The availability of most GPS type satellite-based sysfems used for tracking surface mobile units such as GPS, GLONASS or EUTELTRACS, deteriorates consi-

derably in urban or railwayenvironments because of the heavy impact of masks due to the presence of buildings or obstacles, for example cuttings. A tool that gives easy access to the availabilityof a satellite constellation over time in a given geographical zone would make it possible to ascertain whether an additional system guaranteeing the performances expected could be added to the system using information obtained from the satellite constellation. The study presented in this article was carried out by InretsLeost for the SNCF Department of Research and Technology. as part of the Deufrako-P project. The feasibility of a tool to predict GPS satellite availability in the railway environment has been demonstrated. This tool combines information about the angles of elevation of satellites obtained using existing software, the "Satellite Tool Kit", and an analysis of the image of the environment of a GPS antenna secured on the roof of a train. The tool was tested under real conditions of use on board a railcar on the Tournan - Paris line and the results have been compared to the number of satellites actually received by a GPS receiver on board the train. Verwendtmg der Bildverarbeitung ftir die Bewerttmg der Einsa~eit der G I N Satelliten enflang eines Eisenbahnglelses Die Einsatzfahigkeit der meisten Verfahren zur Ortung von Erdfahrzengen, die anf der Verwendrmg von Satellitensystemen

vom Typ GPS, GLONASS oder EUTELTRACS basieren, verschlechtern sich im Stadtgebiet bzw. in der Eisenbahnumgebrmg erheblich, und zwar aufgrund der Bedeutung der Verdeckungseffekte durch das Vorhandensein von Geb/iuden und Hindernissen, wie beispielsweise die Einschnitte. Ein Instrument, das mit der Zeit in einem bestimmten geographischen Gebiet auf einfache Weise Zugang zur Einsatzfahigkeit einer Satellitenkonstellation verschafft, wfirde es erm6glichen, zu entscheiden, ob es angebracht ist, dem System, das sich der Informationen aus der Satellitenkonstellation bedient, ein zusfitzliches System hinzuzuftigen das die erwarteten Leistungen garantiert. Die in diesem Artikel dargestellte Studie wurde im Rahmen des Projekts Deufrako - P von Inrets-Leost ffir die Direktion fflr Forschung und Technologie der SNCF durchgeffihrt. Die Machbarkeit eines Instruments zur Vorhersage der Einsatzf'~igkeit der GPS-Satelliten im Eisenbahnwesen wurde demonstriert. Dieses Instrument kombiniert die Informationen in Bezug auf die Erhebungswinkel der Satelliten, die yon einer bestehenden Software ,,Satellite Tool Kit" geliefert werden, mit der Analyse des Umgebungsbildes einer GPSAntenne, die auf dem Dach eines Zugs befestigt ist. Das Instrument wurde unter realen Anwendungsbedingungen an Bord eines Triebfahrzeugs auf der Strecke Tournan - Paris erprobt, und die Ergebnisse wurden mit der Anzahl yon Satelliten verglichen, die ein GPS-Empffinger an Bord eines Zuges tats~ichlich empfangen hat.

m