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Jun 27, 2023

Stuttgart en tête du déploiement de l'ETCS en Allemagne

LE projet Stuttgart Digital Nodes (DKS) franchira une étape importante au printemps

Le projet de nœuds numériques de Stuttgart (DKS) atteindra une étape importante au printemps 2024 lorsque les tests de l'ETCS commenceront sur des tronçons du réseau ferroviaire de la ville. Les équipes de German Rail (DB) et des principaux fournisseurs du projet, Alstom pour les véhicules et Thales pour les infrastructures, travaillent sur ce qui est décrit comme un pionnier du programme Digital Rail for Germany (DSD) pour déployer l'ETCS à l'échelle nationale.

Dans le cadre du projet DKS, 125 km d'infrastructure ferroviaire seront équipés d'ETCS. Cela comprend les 60 km de nouvelles voies ferrées en construction dans le cadre du projet Stuttgart 21 pour construire une nouvelle gare principale dans la ville ainsi que 65 km de lignes de raccordement. Fondamentalement, la plupart de l'infrastructure de signalisation de classe B existante sera supprimée, ce qui obligera tous les trains à fonctionner uniquement à l'aide de l'ETCS, une première pour un nœud allemand majeur, et qui constitue potentiellement une percée majeure pour libérer le potentiel plus large de la technologie. L'introduction de l'ETCS a été proposé en 2005 alors que le projet Stuttgart 21 prenait forme. Pourtant, la décision de l'introduire comme système de signalisation unique a demandé beaucoup d'introspection au sein de DB et beaucoup de persuasion de la part de ses partisans.

L'ETCS a été initialement discuté en termes d'avantages d'interopérabilité et de prise en charge de vitesses supérieures à 160 km/h, en collaboration avec le système de classe B. Cependant, l'ETCS est apparu comme la solution privilégiée dans les discussions sur la manière de résoudre les problèmes de qualité de service dans le noyau central du S-Bahn de Stuttgart, qui en 2015, avec la montée en flèche de l'achalandage, souffrait de problèmes de fiabilité et devenait en fait victime de son propre succès.

Alors que la pression devrait encore augmenter avec l'ajout d'une nouvelle gare principale et de nouveaux tunnels qui se connecteront avec la section centrale, la logique de remplacer les enclenchements par la même technologie est apparue peu judicieuse. Les promoteurs ont souligné la capacité de l'ETCS à réduire le coût des sections de blocs denses et optimisées en termes de performances en raison de l'utilisation de beaucoup moins d'équipements que les systèmes de classe B conventionnels. Environ deux ans de discussions ont abouti au lancement d'une étude de faisabilité pour explorer le potentiel d'utilisation de l'ETCS à Stuttgart en 2017.

L'ETCS a été initialement discuté en termes d'avantages d'interopérabilité et de prise en charge de vitesses supérieures à 160 km/h, en collaboration avec le système de classe B.

La DB, la grande région de Stuttgart et le Land de Bade-Wurtemberg se sont associés pour financer l'étude d'un million d'euros, qui s'est achevée fin 2018. Elle a conclu qu'il était non seulement possible d'utiliser l'ETCS sur la section centrale très utilisée, mais que des progrès pourrait être réduite de 20 % même avec l'hypothèse la plus prudente de courbes de freinage relativement plates et d'enclenchements lents.

L'étude a été la base des travaux ultérieurs effectués par DB dans le cadre du package DSD pour optimiser le système en modifiant les distances entre les blocs, en réduisant les retards du système et en optimisant le freinage ETCS. Cela augmenterait la capacité de 35 %, avec le potentiel d'atteindre 50 % sur la section centrale du S-Bahn, permettant de passer à un service d'intervalle de 10 minutes et de passer à 36 trains par heure au lieu de 24, offrant une véritable avancée. changement de performance, selon les équipes de DB travaillant sur le projet. En pratique, cela se traduit notamment par des blocs de 30 m de long, les plus courts jamais réalisés en Allemagne.

La DB et le ministère fédéral allemand des transports et des infrastructures numériques (BMDV) ont officiellement annoncé l'allocation de 462,5 millions d'euros de financement aux phases 1 et 2 de DKS en août 2020. Cet accord comprend des fonds initialement alloués à l'élément de contrôle-commande et de signalisation de Stuttgart. 21, financé par la DB, le gouvernement fédéral, le Land de Bade-Wurtemberg et la région de Stuttgart.

Le travail initial est divisé en deux lots. Le package 1 comprend l'installation de l'ETCS au cœur du réseau S-Bahn, tandis que le package 2 couvre principalement la nouvelle infrastructure Stuttgart 21 pour les trains longue distance et régionaux. L'ETCS sans classe B sera installé dans la section centrale tandis que l'ETCS avec classe B sera installé dans deux zones adjacentes pour soutenir les essais ainsi que l'exploitation continue des trains de marchandises, qui ne peuvent pas être exploités avec des locomotives équipées de l'ETCS. La livraison du lot 3, qui comprend le reste des deux districts restants du réseau DB de Stuttgart et de Plochingen, devrait être achevée d'ici 2030, date à laquelle l'ETCS sera installé sur plus de 500 km d'infrastructure, soit environ 1,5 % de l'ensemble de la DB. réseau.

Thales a ensuite remporté un contrat de 127 millions d'euros pour la livraison de la composante infrastructure des lots 1 et 2 en novembre 2020. Les travaux basés sur la conception finale de la signalisation conçue par DB comprennent l'installation de l'ETCS niveau 2, les travaux préliminaires pour la mise en œuvre des systèmes au sol pour le fonctionnement automatique. au GoA2, des interfaces avec un futur système de gestion de la capacité et du trafic (CTMS), un centre de contrôle d'exploitation, plus de 6000 balises électroniques et 1300 compteurs d'essieux, et environ 650 machines d'aiguillage.

Alstom est chargé de moderniser 118 trains régionaux de différents constructeurs avec ETCS et ATO dans le cadre d'un contrat de 130 millions d'euros attribué par l'Institut national des véhicules ferroviaires du Bade-Wurtemberg (SFBW) en juillet 2021. Il équipe également 215 trains S-Bahn de classe 423 et 430 trains dans le cadre d'un contrat de 130 M€ avec DB Regio. En outre, Alstom a remporté un contrat de 2,5 milliards d'euros auprès de la SFBW pour fournir 130 EMU à deux niveaux Coradia Stream High Capacity en mai 2022, qui seront tous équipés d'équipements prenant en charge les niveaux ETCS 2 et 3 ainsi que GoA2. Les trains doivent entrer en service en 2025. Dans l'ensemble, le gouvernement fédéral a alloué 482 millions d'euros pour soutenir la modernisation des véhicules dans le cadre du DSD. Des financements ont également été obtenus auprès de l'Union européenne, du Land de Bade-Wurtemberg et de la région de Stuttgart.

Alstom a commencé la modernisation des flottes de S-Bahn en mars 2022, suivie des trains régionaux en avril 2022. L'installation du matériel sur certains prototypes de véhicules de modernisation s'est achevée avec succès fin 2022, Alstom effectuant désormais des tests d'intégration. Thales, quant à lui, est sur le point d'installer les premières balises ETCS avec environ 10% du travail de câblage déjà réalisé. En effet, DB affirme que la quantité de câblage supplémentaire nécessaire lors de l'installation de l'ETCS aux côtés de la classe B était l'un des éléments surprenants du projet. Il a fallu plusieurs fermetures de lignes pendant des semaines à la fois, et souvent à court préavis, pour respecter l'échéance de janvier 2024 pour la première partie du nouvel enclenchement, les critiques publiques qui en ont résulté à l'encontre du système offrant une justification supplémentaire pour utiliser uniquement l'ETCS.

De plus, les travaux se poursuivent sur le centre de contrôle et d'enclenchement de Waiblingen tandis que le personnel de la DB travaille sur des améliorations opérationnelles, y compris des ordres/commandes "numériques" pour le fonctionnement de secours, qui seront testés à partir de décembre 2024.

L'objectif est de commencer les tests intensifs du premier enclenchement au printemps 2024. La DB rapporte que d'importants travaux de câblage et l'installation de nouveaux signaux en bordure de ligne sont encore nécessaires, mais indique que des travaux sont en cours pour atteindre cet objectif.

Le début des premiers services commerciaux utilisant l'ETCS sans classe B est prévu pour janvier 2025 sur la ligne de l'aéroport de Stuttgart, une ligne secondaire à double voie de 11 km reliant Stuttgart-Rohr à l'aéroport et Bernhausen à Filderstadt. Seuls quatre trains par heure et par direction circulent sur cette ligne, ce qui en fait un emplacement idéal pour les premiers tests avec seulement une perturbation minimale en cas de problème. Cela permettra également à tous les conducteurs et ingénieurs de se familiariser encore plus avec le système avant l'entrée en service de l'ETCS sans classe B sur le cœur du réseau en septembre 2025, date à laquelle environ 1000 trains circuleront sans classe B. au cœur du système chaque jour. Cela aura lieu avant l'ouverture officielle de Stuttgart 21 en décembre 2025, lorsque 700 trains supplémentaires circuleront chaque jour dans la gare.

Offrir un haut niveau de redondance "en doublant plus ou moins tout" pour garantir la disponibilité permanente d'un système de secours est au cœur de la recherche de fiabilité du projet, tandis que les équipes du projet adoptent une philosophie de "test, test, test ."

Ils expliquent que cette approche offre les meilleures chances d'adhésion pour tout le monde, des équipes de projet jusqu'à la haute direction. Cela maximisera également le temps disponible pour faire face aux inévitables problèmes de jeunesse. Et bien qu'il soit admis que quelque chose va émerger auquel les équipes de projet n'auront pas pensé, DB estime que l'approche globale et à long terme de la planification adoptée dans le cadre du projet servira bien ce processus et lui donnera les meilleures chances de succès.

En effet, une stratégie à long terme qui englobe la pensée systémique, qui encourage des équipes potentiellement disparates à se parler et à travailler ensemble pour trouver des solutions optimales, a été au cœur de la façon dont l'équipe de Stuttgart a abordé le projet depuis le début des travaux il y a sept ans. DB affirme que l'accent mis sur la transparence pour promouvoir une culture de confiance entre toutes les parties contribue de manière significative à son succès global. Il prépare également le terrain pour l'adoption directe de technologies nouvelles ou futures, qui contribueront à améliorer les performances.

Le rétrofit de véhicules est un bon exemple de la façon dont cette approche a été appliquée dans la pratique. Environ 90 % des coûts du projet comprennent l'installation d'équipements liés à l'ETCS sur le véhicule. Les 10 % restants sont destinés aux éléments qui prendront en charge les technologies à venir telles que FRMCS, ATO à GoA2, ETCS niveau 3 et les courbes de freinage optimisées. C'est nettement moins intrusif que d'installer ces technologies à partir de zéro dans les années à venir, ce qui nécessiterait un autre programme de rénovation de masse coûtant plusieurs millions d'euros.

De même, les travaux d'infrastructure ont consisté à jeter les bases d'une future mise à niveau de l'exploitation GoA2, qui débloquera d'autres avantages en termes de capacité, ainsi que l'introduction d'autres technologies une fois l'ETCS stable. Cela inclut FRMCS avec DB travaillant activement sur le successeur du GSM-R et l'introduction du CTMS après 2025.

La DB a consulté d'autres chemins de fer dans le cadre de leurs propres programmes de déploiement de l'ETCS, notamment le gestionnaire d'infrastructure danois Banedanmark.

CTMS prendra en compte des paramètres tels que la longueur réelle du train, la vitesse du train qui précède et les positions du pantographe lors de la définition d'un itinéraire, améliorant la division des blocs dans les gares et réduisant les intervalles. L'objectif de DB est à terme de faire circuler un train sur chacune des huit voies de plate-forme de la nouvelle gare principale de Stuttgart toutes les cinq minutes en moyenne, avec une capacité de près de 100 trains par heure, contre 35 actuellement, bien que l'exploitation de 50 soit plus probable. Une avance de cinq minutes offrirait un tampon d'une minute compte tenu du temps d'arrêt de trois minutes et d'une minute entre le départ d'un train et l'arrivée du suivant.

Les attentes placées sur les entrepreneurs qui livrent le projet ont également changé avec cette approche de gestion de projet basée sur les systèmes. Le processus d'appel d'offres pour le composant d'infrastructure a cessé de mettre l'accent sur le prix, mais plutôt sur la résolution des retards du système, ce qui, selon DB, a incité les soumissionnaires à fournir "quelque chose de mieux que ce qui était sur l'étagère". Cela s'est traduit par des performances que certains collègues ne pensaient pas possibles au début du projet.

Fondamentalement, DB a été ouvert à regarder à l'extérieur pour développer son approche du projet. Le concept de « pyramide de planification » des Chemins de fer fédéraux suisses (CFF) s'est avéré particulièrement influent dans la hiérarchisation par la DB des travaux sur le projet de resignalisation de Stuttgart et dans la décision de poursuivre uniquement l'ETCS. Au sommet de la pyramide se trouvent les infrastructures à grande échelle, des actions qui ne doivent être prises que lorsque cela est vraiment nécessaire, avec des composants tels que GoA2, ATO et des enclenchements rapides au milieu, et des horaires dynamiques et du matériel roulant sur mesure au bas.

De même, la DB a consulté d'autres chemins de fer dans le cadre de leurs propres programmes de déploiement de l'ETCS, notamment le gestionnaire d'infrastructure danois Banedanmark, qui a servi de modèle pour le projet en fournissant un cadre pour l'élimination des signaux latéraux pour les manœuvres.

Les travaux sont en cours sur la prochaine phase de DKS. Le gouvernement allemand a annoncé en décembre qu'il augmentait le financement disponible pour le programme de déploiement de l'ETCS d'environ 1,7 milliard d'euros à environ 2,7 milliards d'euros. DB a confirmé qu'elle avait reçu l'approbation de financer davantage la planification de plusieurs projets dans le package de démarrage pour DSD, y compris la phase 3 de DKS, qui recevra 83 millions d'euros pour soutenir les activités de planification.

En outre, le corridor de fret Rhin-Alpes, principal axe reliant les ports néerlandais de la mer du Nord à l'Italie, bénéficiera d'un soutien, tout comme le corridor scandinave-méditerranéen, qui relie le Danemark et l'Autriche et recevra 307 millions d'euros. Dans l'ensemble, DB vise à équiper 4 500 km de voies avec l'ETCS d'ici 2030. DKS offre un cadre pour un déploiement réussi de l'ETCS à l'échelle du réseau dans le cadre du programme DSD plus large. Pourtant, l'approche de l'équipe de Stuttgart vis-à-vis du projet - embrassant la pensée systémique d'un bout à l'autre - semble, pour le moment du moins, être l'exception plutôt que la règle au sein de DB.

Alors que certains collègues travaillant sur le projet Hamburg S-Bahn ATO, ainsi que d'autres à Cologne et à Francfort, sont signalés comme étant très engagés, l'approche générale de la numérisation et du DSD manquerait du dynamisme nécessaire pour un résultat réussi. Le travail en silos reste prédominant. Certains à Stuttgart craignent réellement que la DB puisse continuer à exploiter l'ETCS aux côtés de la classe B, ne réalisant ainsi pas tous ses avantages.

Une autre préoccupation majeure est la question de savoir qui financera le vaste programme national de modernisation des véhicules dans le cadre du DSD. Plus de 30 000 véhicules devront être équipés d'équipements ETCS pour un coût d'environ 10 milliards d'euros sur 10 ans. Le gouvernement fédéral dispose de l'échelle nécessaire pour répondre à cette exigence. Pourtant, on craint qu'avec de nombreuses demandes budgétaires, il n'ait pas l'appétit pour des dépenses aussi importantes.

Le gouvernement et la DB discutent de l'ETCS. Mais le plus tôt possible, ils doivent également marcher le pas. C'est pourquoi les membres de l'équipe de Stuttgart demandent une stratégie clairement définie, qui adopte une pensée systémique qui aidera à éliminer les inefficacités tout en offrant un calendrier de livraison clair. Ils pensent que DKS fournit une base solide pour une telle approche. Le projet fait assurément des progrès encourageants. Espérons que ce succès incite à prendre d'autres mesures du type requis.

L'État allemand du Bade-Wurtemberg a publié les résultats d'un examen de la capacité de la gare de Stuttgart à la suite de l'achèvement de la nouvelle gare principale souterraine de Stuttgart en cours de construction dans le cadre du projet Stuttgart 21.

L'examen a été commandé par le gouvernement de l'État, une coalition du parti conservateur CDU et du Parti vert, en vertu de leur accord de coalition officiel. Le Parti vert soutient depuis longtemps la construction d'une nouvelle gare terminus supplémentaire en utilisant une partie du site de la gare existante et, surtout, les voies d'accès, qui doivent être supprimées une fois la nouvelle gare principale ouverte.

L'examen a révélé que la gare terminus supplémentaire n'est pas nécessaire, mais uniquement dans le contexte de plusieurs nouveaux tronçons de chemin de fer majeurs, et dans de nombreux cas non financés et actuellement uniquement conceptuels, en cours de construction avant 2030-2040.

Les interventions d'infrastructure proposées, qui, ensemble, ajoutent une nouvelle capacité substantielle dans la région de Stuttgart, et qui sont jugées nécessaires d'ici 2030, sont :

• Construire la courbe de Wendlinger prévue à double voie plutôt qu'à voie unique, permettant aux connexions de villes telles que Tübingen à la nouvelle ligne à grande vitesse et gare de l'aéroport de Stuttgart de continuer jusqu'à la nouvelle gare principale de Stuttgart. Cette courbe est déjà partiellement achevée en tant que voie unique reliée à la voie en direction est de la nouvelle ligne à grande vitesse, et l'ajout de la voie supplémentaire est considéré comme relativement simple.• Le tunnel Pfaffensteig de 11 km reliant la ligne Singen - Horb - Stuttgart Gaubahn à la nouvelle Gare principale de l'aéroport de Stuttgart, et via celle-ci jusqu'à la ligne à grande vitesse Ulm - Stuttgart, qui est déjà prévue avec une construction possible à partir de 2026 pour permettre l'achèvement et l'ouverture en 2032. Le tunnel à double forage serait utilisé par la longue distance Zürich - Stuttgart et trains régionaux.• Maintien de la ligne existante Stuttgart - Singen dans la banlieue de Stuttgart et mise en place de nouvelles dessertes locales. Cette ligne, connue sous le nom de Panorama Bahn, n'est utilisée que par des services sans escale. Un nouvel échangeur de transport basé autour de la gare S-Bahn Nord existante de Stuttgart, qui sera desservie par les nouveaux services Panorama Bahn, est prévu et augmentera la résilience globale du réseau.• L'ajout de deux nouvelles voies d'approche à grande vitesse dans la banlieue nord de Stuttgart reliant la ligne à grande vitesse existante à Mannheim et Karlsruhe via une gare reconstruite à Feuerbach avec le nouveau réseau souterrain de lignes desservant la nouvelle gare principale de Stuttgart.

Ce dernier projet avait été identifié comme nécessaire pour fournir l'horaire complet à intervalles réguliers de Deutschland Takt, mais il n'est actuellement pas financé et n'est pas en cours de planification, tout comme la plupart des 115 autres améliorations d'infrastructure plus mineures identifiées par le rapport, dont le coût est de € 3,9 milliards. Le Bade-Wurtemberg attend du gouvernement fédéral via DB Network qu'il réponde à cette exigence de financement.

Le ministre d'Etat aux Transports, M. Winfried Hermann, qui préconisait auparavant la construction d'une nouvelle gare terminus régionale en plus de la gare principale prévue, semble avoir changé d'avis. Il a déclaré aux médias que le doublement ciblé de la demande dans tous les transports publics conduira à plus que tripler le nombre de trains régionaux dans le hub de Stuttgart par rapport à 2010. Il a déclaré que les nouvelles infrastructures, y compris le déploiement de l'ETCS, et la nouvelle flotte de Les trains Coradia Stream commandés par l'État à Alstom en mai 2022 ont été essentiels pour répondre à cette demande.

"Cela permettra d'atteindre l'objectif que l'État visait avec une station complémentaire souterraine, atteint d'une autre manière", dit-il. "J'ai été convaincu qu'il s'agit d'un cas exemplaire dans lequel la numérisation peut remplacer l'expansion des infrastructures."