ERTMS. Espéranto du rail ou dialectes européens ?

La première Conférence mondiale UIC sur la signalisation ferroviaire, qui s’est tenue fin mars à Milan, a essentiellement traité de l’ERTMS. Le standard européen de gestion des circulations ferroviaires a beau fonctionner et progresser à travers le monde, c’est sur son continent d’origine, où il était censé unifier les réseaux ferrés, qu’il continue de buter sur les questions d’interopérabilité.

Le standard européen de gestion des circulations ferroviaires fonctionne et progresse à travers le monde. Mais, sur son continent d’origine, où ERTMS était censé unifier les réseaux ferrés, il continue de buter sur les questions d’interopérabilité. La première Conférence mondiale UIC sur la signalisation ferroviaire, qui s’est tenue les 26 et 27 mars à Milan, a pris la mesure des avancées d’ERTMS. Et de la convergence avec les systèmes cousins.
« La signalisation ne devrait plus constituer un obstacle entre les régions, pays ou continents et ne devrait plus être aussi lourde financièrement. » Bel espoir de Jean-Pierre Loubinoux, directeur général de l’UIC. Et l’on dispose pour le réaliser d’un outil : « ERTMS constitue une référence à l’échelle mondiale », souligne-t-il, et « on pourrait le comparer à une sorte d’espéranto […] malgré des disparités régionales, d’ailleurs peut-être plus perceptibles dans la partie européenne ». Hors de son continent d’origine, ERTMS s’est développé et a servi de base au standard chinois CTCS. D’autres systèmes ont vu le jour dans le monde, « comme le PTC (Etats-Unis), l’ATACS (Japon) et KLUB (Russie) pour ne citer que les plus importants », selon le dirigeant de l’UIC, qui rappelle que ce dernier « a été la rampe de lancement du GSM-R », et « jette maintenant les bases nécessaires au développement du futur système de communication mobile ferroviaire FRMCS ».
Plus de 51 pays utilisent actuellement ERTMS. A travers le monde, 95 500 km de lignes, 12 600 locomotives ou rames, font l’objet de contrats d’équipement recensés par l’Unife. Philippe Citroën, son directeur général, précise (voir infographies pages suivantes) que l’Europe est redevenue le premier marché pour ERTMS en kilomètres de lignes et plus encore pour le matériel roulant. Une réalité, même si le continent où est né ERTMS ne constitue pas un espace unifié par un standard.
L’Asie, un temps dopée par la Chine et sa version CTCS (Chinese Train Control System), passe au deuxième rang malgré les nouvelles installations sur les réseaux autour du Golfe persique. Notamment la généralisation en Arabie saoudite sur 3 737 km de lignes nouvelles, dont 2 493 km en service.
L’Afrique entre en scène. En particulier le Maroc, avec la LGV Tanger – Kenitra et des lignes classiques au nord de Casablanca, et l’Algérie, où une quinzaine de projets sont en cours. Sur les autres continents, les applications sont plus à l’échelle de réseaux locaux, parmi lesquels on peut distinguer Sydney (Australie), avec 1 200 km et 164 engins à équiper.

« E » comme… « Europe »

« On n’en est pas vraiment là où on voulait arriver en Europe, mais en dehors, ça se développe vite. En fait, l’Europe est le banc d’essais le plus difficile. Toutefois, 90 % des principes définis dans les années 1990 restent en vigueur, ce qui prouve que le système avait été bien pensé. Le vrai concept disruptif d’ERTMS, c’est d’abandonner les systèmes nationaux. » C’est en ces termes que Pier Guido, responsable ERTMS à l’Agence de l’Union européenne pour les Chemins de fer, résume la situation sur le continent. Si « ERTMS constitue la référence mondiale », comme le rappelle Josef Doppelbauer, directeur exécutif de l’Agence de l’Union européenne pour les Chemins de fer, « il y a encore plus de 20 systèmes de signalisation en Europe et nous n’avons toujours pas déployé un système ERTMS interopérable ». Or, « la compatibilité est un impératif », souligne-t-il.
Avant même de parler compatibilité, la migration reste un défi et « ne va pas assez vite », pour Karel Vinck, coordonnateur de l’Union européenne pour le programme global ERTMS. D’une part, les blocages sont techniques, « mais il est tout aussi important de faire évoluer les mentalités et démontrer plus de flexibilité face au changement ». D’autre part, la question financière pourrait être résolue, « compte tenu du volume des moyens financiers disponibles ». Les pays européens sont en train de déployer ERTMS sur l’ensemble du réseau transeuropéen de transport (RTE-T). Pour arriver à l’objectif d’avoir équipé 40 % de ce réseau structurant européen en 2023 et son ensemble pour la deuxième moitié de la prochaine décennie, il faudrait investir 15 à 20 milliards d’euros. Les responsables du Groupe FS n’excluent pas d’avoir recours, outre à l’argent public de l’UE ou des pays membres, à la BEI, la Banque mondiale, voire « la Banque chinoise d’investissement et d’autres institutions désireuses de stimuler les transports ferroviaires », comme des compagnies d’assurances. « On ne peut pas continuer au rythme actuel, sinon ça va prendre 200 ans ! », prévient Alberto Mazzola, vice-président du Groupe FS responsable du RTE-T.
« Mais ERTMS reste trop cher, il faut que l’Union européenne et tous les acteurs du ferroviaire fassent des efforts pour promouvoir la recherche », rappelle Massimiliano Salini, député européen (commission Transports), pour qui « ERTMS en tant que standard mondial unique donnerait un avantage aux acteurs européens. » Voire. Déjà, au sein de l’Europe, les avis restent partagés sur les bénéfices à en attendre. Les gestionnaires d’infrastructure (en particulier ceux dont la signalisation est en voie d’obsolescence) sont généralement plus convaincus que les entreprises ferroviaires. « A chaque fois que l’on reprend le sujet, les opérateurs fret disent qu’on leur demande de gaspiller de l’argent ; tant qu’il n’y a pas de réseau structurant européen équipé ERTMS, il n’y a rien à gagner pour eux », rapporte Alberto Mazzola. Côté voyageurs, les opérateurs internationaux comme Thalys sont naturellement plus intéressés, mais peuvent rencontrer des problèmes faute de compatibilité entre versions, dans l’espace comme dans le temps.
Libor Lochman, directeur exécutif de la Communauté européenne du rail (CER), souligne le qualificatif « européen » du système et rappelle qu’en 2012, « au congrès ERTMS de Stockholm, on parlait déjà de passer à la baseline 3 ; or on n’y est toujours pas ». La baseline 2.3.0 d reste souvent le plus petit commun dénominateur d’un pays à l’autre. « Des résultats ont été obtenus et nous sommes sur la bonne piste », tempère toutefois le dirigeant de la CER, citant entre autres l’initiative européenne Shift2rail, qui « devrait encourager la recherche », et soulignant la nécessité de coordonner le programme de déploiement d’ERTMS dans l’Union européenne et de disposer d’un programme de financement clair. La Commission européenne ne dit pas le contraire en indiquant que le financement par l’Union européenne devrait se concentrer en priorité sur un déploiement permettant d’accélérer l’interopérabilité en s’attaquant aux goulots d’étranglement.

ERTMS pour la conduite automatique
Développé en premier lieu pour les réseaux ferrés nationaux, ERTMS peut aussi être considéré comme une forme de CBTC, c’est-à-dire un contrôle de trains basé sur la communication. Le CBTC étant utilisé pour mettre en œuvre différents niveaux de conduite automatique pour les métros et trains de banlieue, du GoA2 avec conducteur au GoA4 sans personnel à bord, pourquoi ne pas faire de même avec ERTMS niveau 2 ? L’idée est née dans le cadre du plan de modernisation de Thameslink, le réseau de trains de banlieue reliant le nord au sud du bassin de Londres en traversant son centre-ville en tronc commun, entre Saint-Pancras et Blackfriars. Après plus de deux ans d’essais, une avancée décisive vient d’être annoncée : le 17 mars, un train régulier a circulé en conduite automatique sur le tronc commun de Thameslink. C’est une première sur le réseau ferré britannique. Cette nouveauté, qui devrait permettre de faire passer 22 trains par heure sur le tronc commun fin 2018, contre 12 actuellement, est également une première mondiale en service régulier, alors que d’autres essais (niveau GoA2) ont lieu sur Betuweroute néerlandaise, pour le fret cette fois, dans le cadre de Shift2rail. Cette initiative européenne comprend un projet intitulé ATO over ETCS up to GoA4, dans le cadre duquel un essai pilote doit avoir lieu en Grande-Bretagne début 2019.
Sans pour autant mettre en œuvre ERTMS, d’autres projets d’automatisation sur réseau ferré national (niveaux GoA2 à 4) retiennent l’attention.
En Russie, explique Pavel Popov, un triage est doté de trois locomotives (GoA4) de manœuvres équipées de caméras, radar et lidar. Le GoA2 (voire 3 à terme)  a été mis en œuvre sur la ceinture de Moscou récemment rouverte au public.
Luc Laroche, directeur du projet Train automatique à la SNCF, indique que deux prototypes de train sans conducteur (GoA4) sont prévus en 2022, l’un pour la banlieue (GoA3 et 4), l’autre pour le fret (GoA4). Deux autres pistes sont explorées, tant dans la télécommande (garage) que la grande vitesse (TGV Paris – Lyon en GoA2). L’idée de la SNCF est de développer une conduite automatique basée aussi bien sur ERTMS que sur la signalisation latérale en l’attente d’ERTMS. De plus, « la conduite automatique prépare le déploiement d’ERTMS niveau 3 », selon Luc Laroche.
Le satellite pour dématérialiser la signalisation
Un niveau 3 qui est encore dans une « phase conceptuelle », selon l’Unife. Les niveaux 1 et 2 d’ERTMS et leurs équipements respectifs sont, eux, bien définis depuis les années 1990. En principe, le niveau 3 vise à dématérialiser la signalisation et la localisation des trains, mais aucune solution standard n’a encore été fixée. Ce qui pourrait se révéler un avantage, le niveau 3 n’ayant ainsi pas adopté des solutions techniques qui auraient eu le temps de devenir obsolètes, depuis que l’on en parle ! Qui dit dématérialisation de la signalisation dit allègement des coûts liés aux installations fixes. C’est pourquoi le niveau 3 pourrait bien être une piste d’avenir pour équiper à faible coût les lignes à faible trafic, tout en tirant profit des recherches menées dans le cadre du programme Shift2Rail. Il pourrait également s’appliquer à des trains de banlieue, à grande vitesse ou de fret, d’où l’importance du contrôle d’intégrité.
Beaucoup de questions fondamentales restent ouvertes pour développer le niveau 3. Très tôt, l’idée d’un canton mobile et déformable, entourant le train comme une bulle, a été évoquée, mais la piste d’un cantonnement fixe à balises virtuelles est également suivie. Quid de la communication avec le train ? Par GSM-R, par le futur FRMCS ou un autre type de radiocommunication ? Et par quels moyens sera assurée la localisation du train ? Par balises virtuelles, capteurs ou satellite… voire une combinaison de ces solutions ? Le développement de la navigation par satellite plaide en faveur de cette dernière piste. En faisant toutefois attention aux secteurs non couverts (tunnels…) qui impliquent une localisation complémentaire à l’aide de données « sol » (balises et odométrie). En Australie, par exemple, des applications satellitaires associées à l’ERTMS sont entrées en service l’an dernier. En Europe, plusieurs essais concluants ont été menés au niveau 2 sur des lignes régionales, comme Satloc en Roumanie et Ersat par RFI (avec Galileo), à titre expérimental en Sardaigne (Cagliari – San Gavino), puis au sud-ouest de Turin, sur la ligne de Pignerol à la bifurcation du Sangone (30 km), au niveau 2 dès l’an prochain et au niveau 3 en 2022.
« Le niveau 2 a un coût, le niveau 3 est un rêve », constatent les participants à l’initiative collaborative ERTMS Hybrid Level 3 associant le néerlandais ProRail et le britannique Network Rail. Au bord de la saturation, ces deux réseaux souhaitent améliorer la capacité des voies en place, ce qui pourrait être réalisé par le niveau 3. En attendant que ce dernier existe, un « niveau 3 hybride » a été étudié, qui se rapproche des performances du niveau 3 avec les moyens du niveau 2. Du moins si l’on dispose d’un contrôle d’intégrité des trains. Le cas contraire étant envisageable, le projet se base sur des scénarios dans lesquels les cantons peuvent présenter quatre états : « libre » (pas de train), « occupé » (train avec contrôle d’intégrité positif), « ambigu » (train dont on ne sait rien) et « inconnu » (rien n’indique que la voie soit libre). Une première démonstration de cet Hybrid Level 3 a été effectuée par Network Rail sur les 7 km des voies d’essais ENIF (ETCS National Integration Facility) en décembre 2017.
La radiocommunication du GSM-R vers le FRMCS
Adopté en 1994 pour les transmissions de données impliquées par le niveau 2 d’ERTMS, le GSM-R (avec un « R » comme Railway) est considéré comme un succès, ne serait-ce que parce qu’il a réussi à devenir un standard, remplaçant un très grand nombre de systèmes de radiocommunications ferroviaires. Et pas seulement pour ERTMS ! Mais près de 20 ans après les premiers déploiements, alors que trois générations de téléphonie mobile se sont succédé, la version ferroviaire du GSM commence à accuser son âge : « La digitalisation des chemins de fer demande des capacités bien plus grandes que le GSM-R », souligne Renato Mazzoncini en tant que président de l’UIC. D’autant plus que « le GSM-R fait partie des points faibles en matière de cyber-sécurité », remarque Miki Shifman, vice-président de l’entreprise Cylus, spécialisée dans la cyber-sécurité ferroviaire. La cyber-sécurité devient un sujet en soi à l’heure de la digitalisation du rail, avec des cas réels d’infiltrations, en 2012 aux Etats-Unis (réduction des limites de vitesse par des hackers) comme en 2017 en Allemagne (réseau informatique de la DB attaqué par WannaCry). Toujours est-il que le GSM-R a sans doute duré plus longtemps que prévu et que la question de son remplacement se pose depuis 2012.
Philippe Citroën rappelle la mise en place récente du comité Unitel au sein de l’Unife qui, en tant que plateforme des principaux fournisseurs européens de GSM-R, « apportera son appui aux activités futures concernant l’ERTMS et les télécommunications ferroviaires, notamment pour la transition qui s’annonce entre le GSM-R et le système ­FRMCS », acronyme de Future Railway Mobile Communication System. Tout en étant « à l’épreuve du futur » – mais à quelle échéance, sachant que les fournisseurs se sont engagés à apporter un soutien au GSM-R jusqu’en 2030 au moins ? – FRMCS se devra d’être « au moins aussi bien que GSM-R » et surtout de garder la fréquence de 5 MHz dédiée aux communications ferroviaires. De plus, même si l’usage des communications vocales est en baisse, cette fonction restera indispensable pour les situations de crise et devra être intégrée dans le nouveau système. Concrètement, on parle de « migration vers FRMCS » plutôt que de « remplacement du GSM-R ». Car d’autres marchés que ce remplacement sont visés, comme l’équipement des métros (pour le CBTC). Et plus le marché est grand…

Patrick LAVAL