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Un attelage automatique digital pour le futur du fret ferroviaire

Le couplage automatique numérique (Digital Automatic Coupling – DAC) des wagons de marchandises est actuellement l’un des plus importants projets technologiques du secteur ferroviaire.

L’attelage automatique est un vieux dossier de l’Europe ferroviaire. Un certain nombre de pays ont choisi d’éviter à tout prix le système basique de l’attelage manuel en Europe. C’est le cas des États-Unis, de la Russie, de la Chine, de l’Australie et même du Japon. Mais ces pays n’ont choisi qu’un attelage mécanique, sans options numériques qui n’existaient de toute manière pas à l’époque de leur adoption.

L’attelage automatique digital va bien plus loin que l’amélioration de la sécurité professionnelle du personnel de manœuvre ou l’augmentation de la productivité. Il doit permettre de tracter des trains plus longs, et donc plus lourds, ainsi que de fournir des indications essentielles sur l’intégrité du train (perte de wagon, échauffement des boîtes d’essieux, blocage de freins,…).

Il y a cinq types de fonctionnalité des attelages, et il fallait au préalable choisir lequel serait étudier et testé en détails. Le type 1 est celui qui actuellement utilisé : c’est l’attelage manuel, commode, qui relie deux wagons, mais qui est primitif et dangereux. Les connections de freinage sont faites séparément. Le type 2 comporte une connexion de conduite de frein tandis que le type 3 ajoute une alimentation électrique, ce qui est le cas des automotrices et des rames TGV, par exemple. Le type 4 fournit en plus une liaison pour les données numériques, tandis que le type 5 permet également le découplage automatique.

Shift2Rail

Le développement d’une nouvelle génération d’attelage automatique a été initialement entrepris par le programme d’innovation fret appelé « Shift2Rail », une initiative ferroviaire européenne promouvant des solutions de recherche et d’innovation. Nous en somme actuellement à ‘l’Innovation Programme 5’ (IP5) au sein de Shif2Rail, plus particulièrement axé sur le domaine digital.

Le projet FR8Rail, au sein de l’IP5, a entrepris des études de marché et des analyses de rentabilisation pour différents scénarios opérationnels, en examinant les chaînes de transport et de logistique, y compris les applications de wagons complets et intermodales. Ceux-ci ont montré qu’il y avait une analyse de rentabilisation très positive dans la plupart des scénarios, alors qu’aucun n’était négatif.

C’est donc l’attelage de type 4 qui a été choisi. Il permet de fournir une communication numérique sécurisée tout au long du train ainsi qu’un échange de données pour réduire les processus manuels tels que les tests de freinage et l’initialisation du train. Il ouvre également la possibilité d’incorporer d’autres fonctionnalités, prenant en charge les applications télématiques et les fonctions liées à l’état du matériel roulant telles que la surveillance de l’état pour la maintenance prédictive.

Le système vérifie aussi en permanence que tous les wagons sont encore dans le train et que rien n’a été perdu. Cette intégrité du train est une condition préalable au déploiement de l’ETCS niveau 3, qui élimine le besoin de systèmes de détection au sol tels que les circuits de voie ou les compteurs d’essieux.

D’autres initiatives

Parallèlement, des initiatives complémentaires étaient entreprises en dehors de l’initiative Shift2Rail. En 2014, le Technical Innovation Group for Rail Freight Transport (TIS) lançait son « Innovative Railway Freight Cars 2030 – The 5L Future Initiative », avec un train démonstrateur axé sur le wagon intelligent au sens plus large. Une petite série de wagons furent notamment équipés de divers types de DAC pour des essais en Autriche, en Allemagne et en Suisse.

Une troisième initiative était entreprise en juillet 2020 par le ministère fédéral allemand des Transports et de l’Infrastructure numérique au travers du projet DAC4EU, financé à hauteur de 13 millions d’euros afin d’entreprendre des tests approfondis de quatre concepts d’attelages automatiques. Outre la Deutsche Bahn et sa filiale DB Cargo, cinq entreprises participent au consortium : CFF Cargo et Rail Cargo Austria, ainsi que les détenteurs de véhicules Ermewa, GATX Rail Germany et VTG.

Les résultats du travail Shift2Rail et de ces initiatives complémentaires alimenteront un ‘European DAC Delivery Programme’ (EDDP), qui doit permettre d’évaluer une gamme de types d’attelage automatique et de sélectionner la meilleure option pour un déploiement à grande échelle. L’objectif est d’achever l’élaboration de scénarios de migration réalisables à l’échelle de l’UE d’ici début 2022.

Auteur: Frederic de Kemmeter