Improving the reliability of passenger and freight transport, across its different modes and uses, with effectively managed costs and externalities

Research of various types was conducted in 2019 to help design more reliable and resilient transportation systems. Initiatives to transfer knowledge from research to central government directorates have been undertaken to improve our understanding of the logistics and traffic management sector with a view to improving the availability of transport systems and reducing their operating costs.

Research was undertaken to support the upgrading of the rail system to improve its economic, functional and safety performance. A focus study is proposed on Channel Tunnel safety, a topic our Institute has been addressing since 1986.

Conformément au mandat qui lui a été confié par la DGITM (Direction générale des infrastructures, des transports et de la mer) et la DGE (Direction générale des entreprises), l'Ifsttar a élaboré un premier tableau de bord de la logistique et de ses performances. Le Premier ministre a annoncé le 16 septembre 2019 la mise en place d'un comité interministériel de la logistique pour piloter ce secteur à un niveau stratégique. Dans cette perspective, il convient de se doter d'éléments de cadrage et de tirer les enseignements des données quantitatives et qualitatives produites régulièrement par les administrations publiques, les organisations professionnelles et les organismes scientifiques.

Dans ce contexte, la DGITM et la DGE ont délégué à l'Ifsttar une mission ayant pour objet l'évaluation des performances du secteur de la logistique. Un tableau de bord a été proposé, bâti sur un choix d'indicateurs clés relatifs aux performances économiques, sociales, environnementales et énergétiques du secteur. La sélection des indicateurs de ce tableau de bord s'est opérée selon plusieurs critères :

  • La fiabilité des sources et la récurrence des données, afin de suivre l'évolution des indicateurs ;
  • La lisibilité du tableau de bord, ce qui suppose de ne pas démultiplier les indicateurs ;
  • L'utilité du tableau de bord pour les acteurs publics comme privés.

Outre l'élaboration de ce tableau de bord, la mission comporte également l'animation d'un réseau d'observation de la logistique, rassemblant les parties prenantes du secteur, et dont la première réunion s'est tenue le 21 janvier 2020 à l'Université Gustave Eiffel. En 2020, le nouvel établissement va poursuivre ce travail en produisant des documents de synthèse à destination des décideurs.

Empilement de containers © Guillaume Uster - Ifsttar

Mixer les données, les compétences et les approches pour fournir de meilleurs outils de gestion du trafic et de modélisation dynamique des déplacements

Mieux partager l’espace urbain entre modes, diminuer la congestion et la pollution, augmenter la sécurité routière… L’optimisation de l’usage des infrastructures de transport existantes est un objectif pour tous les gestionnaires. Cela passe par de meilleurs outils, mieux utilisés.  L’opération de recherche Messigéo a eu pour ambition de mieux utiliser les nombreuses données disponibles et de développer des outils pertinents pour répondre aux enjeux actuels des transports. Elle a su tirer parti du partenariat de longue haleine construit entre le Centre d'Expertise sur les Risques, l'Environnement, la Mobilité et l'Aménagement (Cerema) et l’Ifsttar. Celui-ci a permis des échanges d’idées féconds entre les chargés d’études du Cerema, proches des gestionnaires publics et privés d’infrastructures de transport, et les chercheurs de l’Ifsttar, à même de proposer de nouvelles méthodes sur ces sujets, tout en apportant leurs connaissances de l’état de l’art international. Voici quelques résultats :

  • Modélisation dynamique et évaluation des stratégies de régulation déployées sur les autoroutes périurbaines, y compris avec une part de connectivité entre certains véhicules et l’infrastructure. Dés outils qui surmontent deux difficultés présentes dans ceux déjà disponibles sont désormais proposés : temps de calcul raccourcis et reproduction exacte des effets des régulations.
  • Calculs d’itinéraires optimum, intégrant les différents modes possibles : marche à pied ; vélo (y compris partagés) ; transports collectifs urbains ou interurbains, ferrés ou non ;  voiture, partagée ou non. Cette intégration de tous les modes permet une approche réellement multimodale de l’accessibilité.
  • Analyse conjointe de données de pollution et de trafic et modélisation de la chaîne trafic-émission permettant d’utiliser différentes échelles. Des outils mettant en valeur l'effet de la vitesse et du taux de poids lourds sur les oxydes d'azote (NOx) ont été développés.
Carte des émissions liées au trafic, à l’échelle du segment © Traps, Cerema-Licit, D. Lejri, A. Burianne

Sécurité du tunnel sous la Manche

Pour l’Inrets (Institut national de recherche sur les transports et leur sécurité) puis pour l’Ifsttar, Gérard Couvreur, anciennement directeur délégué du site de Villeneuve-d’Ascq de l'Ifsttar, a suivi depuis son origine le tunnel sous la Manche en contribuant à rendre l'exploitation de ce système de transport unique, sûre et performante. Avec son départ en retraite, cette mission s’achève pour la nouvelle Université Gustave Eiffel. Ce dernier rapport d’activité de l’Ifsttar offre l’opportunité de rappeler les grandes lignes de ce travail.

Depuis 1986, année de signature du traité de Cantorbéry et de la Concession quadripartite, le « Lien Fixe Transmanche » est supervisé par la commission intergouvernementale (CIG) chargée par les gouvernements français et britannique d’en suivre la construction et l’exploitation.

Parmi les prérogatives de la CIG, figure la sécurité pour laquelle le traité a instauré un comité de sécurité. Durant la phase de construction, ce comité a instruit les vingt-trois « Avant-Projets » dédiés chacun à un sous-système technique (matériel roulant, signalisation, voie ferrée, ventilation, alimentation électrique…) ainsi qu’aux ouvrages d’arts et bâtiments (terminaux, génie civil…). Ces travaux ont permis, en 1994, la mise en service commercial du lien fixe.

 

Malgré quelques incidents dont certains ont eu des conséquences matérielles importantes, notamment les incendies de 1996 et de 2008, les concepts de sécurité initiaux ont montré leur robustesse. Aucun décès ou blessé grave n’a été à déplorer.

Vingt-cinq ans après sa mise en service, le tunnel sous la Manche arrive à une période de son cycle de vie où traiter l’obsolescence de ses systèmes s’avère nécessaire. Par exemple, les navettes atteignent leur période de révision de « mi-vie », imposée à tous les matériels roulants. Le caractère très atypique de ces trains rend l’opération lourde et délicate. Par ailleurs, la TVM(Transmission Voie Machine) 430 va être remplacée par l’ERTMS (European Rail Traffic Management System), système de signalisation ferroviaire assurant, en théorie, l’interopérabilité sur l’ensemble des réseaux européens.

Entrée du tunnel sous la Manche © EuroTunnel

MORIPAN (MOdèles de RIsques pour les Passages À Niveau)

Projet porté par l'IRT Railenium, MORIPAN implique le laboratoire ESTAS (Évaluation des Systèmes de Transports Automatisés et de leur Sécurité) au sein du département COSYS et SNCF Réseau. Il vise à développer des modèles de risques en vue d'identifier, de caractériser et d'agir sur la sécurisation des passages à niveau (PN), sujet de préoccupation gouvernementale.

Le projet MORIPAN vise à déterminer les principaux facteurs de risque, à évaluer leurs contributions respectives afin de guider les améliorations de la sécurité aux PN et à y allouer efficacement les ressources.

Une analyse statistique approfondie de l'accidentologie en France a mis en évidence trois causes routières principales : l'inattention des usagers, l'impossibilité de dégager les passages à niveau suffisamment rapidement et l'infraction caractérisée suite à un comportement inconscient.

Une phase expérimentale a permis d'observer le comportement des usagers routiers sur douze passages à niveau pendant une période de 3 mois. Des modèles mathématiques de type réseaux bayésiens ont ensuite été développés. Ils ont mis en évidence et qualifié les relations de causalité entre les différents facteurs, les scénarios de risque et l'occurrence d'accidents.

Ce type de modèle permet de quantifier la contribution de chacun des facteurs identifiés au niveau de risque global. Il peut ainsi servir de base pour anticiper l'apport de différentes solutions en vue d'améliorer la sécurité aux passages à niveau. Cette connaissance fine permet aux gestionnaires d'infrastructure et autres parties prenantes d'allouer efficacement les ressources disponibles à l'amélioration de la sécurité aux passages à niveau.

Les résultats obtenus dans le cadre de MORIPAN ont été restitués lors d'un séminaire de transfert organisé dans le cadre de la mission parlementaire sur la sécurisation des passages à niveau, coordonnée par Madame la députée Laurence Gayte.

Exemple de passage à niveau en milieu urbain © Mohamed Ghazel - Ifsttar

ERSAT-GGC (ERTMS on Satellite Galileo Game Changer)

ERSAT-GGC est un projet européen H2020 dont l'objectif est d’accélérer le processus de certification d'une solution de localisation utilisant des solutions satellitaires (GNSS) pour les lignes ferroviaires régionales équipées du système de contrôle-commande européen ERTMS (European Rail Traffic Management System).

Dans le cadre du standard ferroviaire européen ERTMS/ETCS, la position absolue d'un train est fournie lorsque celui-ci franchit une balise au sol. Entre les balises, la position du train est calculée par odométrie. Pour le niveau 3 de l’ETCS (European Train Control System), la position du train devra être calculée par le train lui-même. L'utilisation du GNSS est aujourd’hui reconnue comme une solution pertinente pour remplacer ces équipements au sol par des balises virtuelles. La pertinence des solutions est cependant liée à la qualité des performances GNSS, elle-même liée à l’impact des trajets multiples, à l’atténuation des signaux ou à leur obstruction par les obstacles proches du train.

Piloté par RFI, ERSAT-GGC a contribué à développer une méthodologie et des outils pour classifier les lignes selon les performances satellitaires attendues. Cette classification repose sur une série de tests visant à détecter masquages, multi-trajets et interférences à partir de mesures collectées par des équipements COTS (Component On The Shelf) installés à bord et de l'analyse de paramètres tels que CN0, pseudo-distances, AGC, images... Ces tests permettent de définir les zones d'applicabilité des balises virtuelles. Les procédures et les outils ainsi développés ont été testés et évalués le long de plusieurs lignes ferroviaires en Italie et en Espagne. Une analyse de la sûreté de fonctionnement de l'architecture de la solution a également été réalisée dans le cadre du projet.

Equipement (PREDISSAT) développé et installé sur un train pour une campagne de détection des signaux GNSS indirects reçus © Juliette Marais - Ifsttar