Exemples de systèmes de contrôle de vitesse dans les transports terrestres : principes de fonctionnement - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Rapport (Rapport De Recherche) Année : 1996

Exemples de systèmes de contrôle de vitesse dans les transports terrestres : principes de fonctionnement

Résumé

Le souci d'accroître le débit et la qualité du service sur des lignes à très forte densité de circulation tout en maintenant la vitesse commerciale et tout en conservant un haut niveau de sécurité ont débouché sur le développement des dispositifs de contrôle de vitesse de train. Ces dispositifs sont capables de s'adapter à la variété des situations rencontrées à un moment donné et par conséquent d'agir sur la marche du train si le conducteur ne réagit pas suffisamment tôt ou de façon correcte. Le contrôle de vitesse est un système qui freine automatiquement lorsque le conducteur s'écarte, au delà d'un certain seuil, de la vitesse qu'il doit respecter pour que la sécurité soit assurée. Sous contrôle de vitesse, l'initiative et la responsabilité de la conduite restent dévolues au conducteur. Il existe plusieurs types de contrôle de vitesse : le contrôle de vitesse associé à la pré-annonce, le contrôle de vitesse ponctuel (type gare de Paris Lyon 1978), le contrôle de vitesse du TGV, le contrôle de vitesse du système SACEM, le contrôle de vitesse à balise (KVB), le contrôle de vitesse à balise avec réouverture continue et/ou ponctuelle (KVBP), le contrôle de vitesse Intra Muros (KVIM), etc. Les articles de /GALIVEL 87/, /GEORGES 90/, /BLANC 90/, /JOING 93/ et /AUCLAIR../, /FLEURI 93/ retracent de façon assez complète les différents types de contrôle de vitesse. Le présent paragraphe détaille le principe du contrôle de vitesse par balises (KVB) qui existe depuis 1981 sur les chemins de fer suédois et norvégiens. Il a été par la suite testé à la SNCF en 1986 en vue d'évaluer les adaptations nécessaires aux caractéristiques de l'exploitation SNCF. La décision d'étendre ce système à l'ensemble du réseau a été prise en 1988. 1. Principe général du KVB Il s'agit d'un contrôle de vitesse continu qui s'exerce à bord de l'engin moteur à partir d'une transmission ponctuelle des informations au moyen de balises-miroirs. C'est-à-dire sans alimentation propre en énergie : l'engin moteur émet une énergie qui lui est réfléchie avec le codage désiré. L'objectif principal du KVB est de garantir la sécurité en provoquant l'arrêt en cas de défaillance du conducteur : dépassement de la vitesse limite, non respect du signal d'annonce. Il n'entre en action que si l'opérateur n'a pas agit convenablement. A partir des informations sur l'état de la signalisation contenues dans des balises installées à proximité des signaux, captées et transmises au calculateur à l'aide d'une antenne réceptrice-émettrice installé sous l'engin moteur, le calculateur installé à bord de l'engin moteur surveille en permanence la vitesse réelle du train, veille à ce que celle-ci soit toujours compatible avec la vitesse maximale autorisée et permette l'arrêt ou le ralentissement du train, compte tenu des caractéristiques propres du train et de l'état de la signalisation. 2. Les équipements du KVB Les équipements propres au KVB sont constitués de deux catégories de matériels : les matériels au sol et les matériels embarqués. - Les matériels au sol du KVB constituent les interfaces entre les signaux implantés le long de la voie et la transmission qui porte les messages vers le véhicule. Il existe deux familles de matériels au sol : les codeurs et les balises. Les codeurs prélèvent l'état de chacune des lampes du signal et envoient ces informations aux balises commandées. Les balises installées sur la voie sont essentiellement de trois types : les balises commandées reliées au codeur pour la transmission d'informations variables selon l'état du signal, les balises fixes pour les informations invariables (distance but, pente de la voie,...) et les marqueurs qui sont un type de balise utilisé en seconde position. En effet, pour des raisons de sécurité du message transmis et pour détecter le sens de circulation concerné, il y a au moins deux balises par point d'information. - Les matériels embarqués concernant les équipements KVB sont groupés en trois familles : ceux liés à la transmission (antenne, dispositif d'interface appelé boîte CTV), l'unité centrale ou d'évaluation (carte microprocesseur, unité d'enregistrement, cartes d'interface,...) et les panneaux situés dans la cabine de conduite. Ces panneaux sont de deux types : le panneau de visualisation et le panneau de données qui permet l'entrée des caractéristiques du train par l'intermédiaire de roues codeuses. 3. Élaboration de la courbe de contrôle de vitesse Pour que le déclenchement du FU permette d'arrêter le train avant le signal d'arrêt ou limite sa vitesse en cas de ralentissement, il faut déterminer en chaque point la vitesse à ne pas dépasser en vue d'élaborer une courbe dite "de contrôle de vitesse". Pour déterminer cette courbe, diverses données sont nécessaires : - Les données fournies par le sol caractérisant la voie et l'état de la signalisation : vitesses autorisées par la signalisation, distance but pour le calcul des courbes d'alerte ou de contrôle, déclivité de la voie (pour pente ou rampe supérieure à 5%). - Les données fournies par le mobile. Il s'agit des paramètres qui sont affichés par l'agent de conduite avant le départ du train : vitesse limite du train, longueur du train, décélération en FU en palier, catégorie du train. A partir de ces données, le calculateur détermine à chaque instant la vitesse maximale autorisée, la vitesse but transmise par les balises et affiche sur le panneau en cabine des alertes et des alarmes éventuelles. 4. Principaux rôles du KVB Le KVB a trois rôles principaux permettant tous de pallier les conséquences d'un éventuel manque d'attention du conducteur (hypovigilance) : - Contrôler la vitesse maximale (vitesse plafond) du train à tout instant. Cette vitesse est la plus faible des vitesses limites à respecter. Pour ce faire le calculateur embarqué tient compte des données connues à bord du train ou transmises périodiquement par les balises installées entre les rails. Si le taux de vitesse maximale à respecter dépasse 5 Km/h, une alerte apparaîtra (voyant et alarme sonore). 10 Km/h au delà du seuil, si le mécanicien n'a pas suffisamment ralenti son train, le FU sera déclenché et conduira le train jusqu'à l'arrêt. - Contrôler le ralentissement avant un signal d'arrêt. Pour assurer cette deuxième fonction, les balises de chaque signal d'espacement donnent des indications de vitesse et de distance. En fonction de ces données et des caractéristiques propres du train, le calculateur embarqué du KVB agira pour contrôler le ralentissement. Si le conducteur ne freine pas à temps, deux courbes de contrôle permettront au KVB d'agir : une première courbe dite "d'alerte" rappellera le conducteur à l'ordre. Si le ralentissement n'est pas encore suffisant, un FU interviendra et conduira le train à l'arrêt. La courbe de "contrôle" est calculée de telle sorte qu'il n'y ait pas de déclenchement de FU tant que l'action du conducteur demeure correcte. - Contrôler le ralentissement devant une vitesse limite. Les lignes de chemin de fer ont des taux de vitesse limite différents selon les endroits. Généralement, avant un ralentissement, un panneau dit "à distance" annonce ce ralentissement. Ensuite au début de la zone à vitesse réduite, un second panneau confirme celle-ci (tableau dit "d'exécution"). Enfin, après la zone à vitesse réduite, un panneau de reprise signale que la vitesse antérieurement autorisée l'est de nouveau. Toutes ces indications sont transmises au train par les balises du KVB et le calculateur de bord agira de la même façon que devant un signal d'arrêt, mais ici avec une vitesse but (vitesse au prochain signal) de 60 Km/h par exemple au lieu de 0 Km/h comme vitesse but correspondant à un signal au rouge. Dr. Habib HADJ MABROUK - Chercheur en sécurité des transports ferroviaires
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-02397790 , version 1 (06-12-2019)

Identifiants

  • HAL Id : hal-02397790 , version 1

Citer

Habib Hadj-Mabrouk. Exemples de systèmes de contrôle de vitesse dans les transports terrestres : principes de fonctionnement. [Rapport de recherche] n° ESTAS/A-96-01, INRETS - Institut National de Recherche sur les Transports et leur Sécurité. 1996, 16p. ⟨hal-02397790⟩
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