L’Université de Lucerne veut révolutionner le transport de marchandises par rail

Envoyer des données via des câbles électriques : des chercheurs de la HSLU ont rendu cette méthode utilisable pour le couplage de trains de marchandises. Cela devrait rendre le transport de marchandises par rail plus rapide et plus sûr. Un essai pilote est actuellement en cours, attirant l’attention à l’échelle européenne.

(Lucerne/Wildegg) Lundi matin dans le canton d’Argovie. Les clients du buffet de la gare de Wildegg n’ont aucune idée qu’un train futuriste vient de passer devant la fenêtre. Car à première vue, c’est un train de marchandises ordinaire. On ne peut pas deviner qu’il suscite l’intérêt des spécialistes à l’échelle européenne. Sur le premier wagon, le logo « DAC+ » est affiché en grand. La composition du train roule lentement vers une voie de garage, juste à côté de l’imposante zone industrielle du fabricant de matériaux de construction Jura Cement. Ici, une équipe de recherche internationale souhaite effectuer quelques manœuvres de test avec le train, car les six wagons sont équipés d’un nouveau système de couplage qui pourrait révolutionner le transport ferroviaire de marchandises.

Couplage numérique au lieu de technologie ancienne

D’un point de vue technique, le transport ferroviaire de marchandises n’a guère évolué au cours des cent dernières années. À ce jour, les processus de travail se déroulent en grande partie manuellement. Le couplage des wagons de marchandises est un travail physique lourd qui se fait en extérieur, quel que soit le temps. Et ce n’est pas tout : avant chaque départ d’un train de marchandises, un ou deux employés doivent vérifier manuellement chaque frein, car il n’existe pas de système d’information numérique. Selon la longueur du train, cela implique une longue marche. D’un point de vue entrepreneurial, cela coûte du temps et de l’argent.

Mais ce manque de système d’information se fait sentir non seulement lors de la préparation du départ. Même pendant le trajet, il permettrait des fonctions utiles. Par exemple, il n’est pas possible de vérifier depuis la cabine de conduite si le train est encore complet. C’est pourquoi les trains suivants doivent maintenir une grande distance de sécurité, ce qui a des répercussions sur l’ensemble du trafic ferroviaire. À l’échelle européenne, des efforts sont donc en cours pour moderniser le transport ferroviaire de marchandises. SBB Cargo fait partie des pionniers avec le « DAC+ ». Le projet pilote est en cours depuis février 2023. L’acronyme signifie Couplage Automatique Numérique. Celui-ci doit établir une connexion mécanique entre les wagons sans travail manuel du personnel de manœuvre. En même temps, le DAC+ doit également coupler la conduite d’air pour le système de freinage à air comprimé et une ligne électrique ; cela se fait également automatiquement.

Projet national avec un impact européen

En termes simples, le couplage du futur se compose de deux composants de base : la base est formée par la tête de couplage massive, avec laquelle les wagons sont reliés et tractés. En outre, un couplage électronique est installé. Celui-ci peut transmettre diverses informations sur l’état des wagons et des freins dans la cabine de conduite du train, et à l’avenir, d’autres applications pourront être ajoutées. Le nouveau système de couplage doit également être conçu de manière à ce que les trains puissent circuler au-delà des frontières et que des wagons de différentes nations puissent être couplés.

Une première décision préliminaire a déjà été prise au niveau européen : en janvier 2021, le « European DAC Delivery Programme » (EDDP) a choisi le type de tête de couplage future : le système Scharfenberg. SBB Cargo a joué un rôle essentiel dans cette décision politique : l’entreprise a développé, testé et mis en service en 2019, en tant que première opératrice ferroviaire en Europe, la tête de couplage Scharfenberg lors d’une longue phase pilote en collaboration avec l’entreprise de construction mécanique Voith.

Dans les mois à venir, il s’agira de définir au niveau européen la technologie de transmission des données. Des experts de l’Institut d’électrotechnique de l’Université de Lucerne ont rendu une méthode utilisable, permettant d’envoyer les données de communication sans câble propre, car elles sont transmises via des câbles électriques. « Cela signifie : moins de câbles, moins de points de contact et donc moins de surfaces d’attaque pour les pannes ou les perturbations », déclare Gerd Dietrich, chercheur à la HSLU. La technologie est déjà testée dans les avions, et maintenant elle devrait révolutionner le transport ferroviaire de marchandises.

La transmission des données fonctionne-t-elle dans les courbes ?

Retour à Wildegg dans l’Argovie : les wagons du train pilote DAC+ sont déjà équipés des nouvelles têtes de couplage DAC. Au-dessus, les prototypes du couplage électrique sont installés. Les composants électroniques de ce couplage ne sont pas visibles à première vue. Ils sont bien protégés sous une membrane en plastique noire. Gerd Dietrich, chercheur à la HSLU, soulève brièvement cette membrane à la main et explique : « La transmission des données via des câbles électriques a l’avantage supplémentaire d’être très robuste et de fonctionner sans erreur même en cas de courtes interruptions de contact. » Dans un train de marchandises, qui vibre toujours un peu pendant le trajet et doit s’adapter au tracé des courbes, c’est un grand avantage.

La nouvelle couplage est actuellement testée à différents endroits en Suisse, bien étiquetée.

Actuellement, deux techniques sont encore en compétition à l’échelle européenne pour la transmission des données dans les trains de marchandises. Laquelle finira par l’emporter reste encore incertain. Actuellement, la technique de communication par ligne électrique de la HSLU est en tête, car avec l’autre système – appelé Single-Pair Ethernet – il n’y a jusqu’à présent que quelques essais de terrain provisoires. La transmission des données via des câbles électriques sera maintenant testée pendant un an sur le train pilote DAC+. À Wildegg, des trajets dans des courbes serrées, le couplage automatique et les contrôles de frein automatiques sont au programme. Le chemin du prototype à la mise sur le marché est encore long et comporte d’énormes défis. Un wagon de marchandises vide pèse 20 tonnes, lors du processus de couplage, ce poids est accéléré jusqu’à 12 kilomètres par heure. Cela entraîne des forces de charge élevées, sous lesquelles les contacts doivent fonctionner de manière fiable.

Optimisation des processus et gain de temps

Néanmoins, l’espoir placé dans la numérisation du transport ferroviaire de marchandises est grand. Actuellement, les opérateurs ferroviaires sont sous pression en raison d’un manque de personnel aigu. Les fonctions de train automatisées pourraient considérablement simplifier les processus de travail et contribuer à des économies de temps – du dételage à distance, une meilleure surveillance pendant le trajet jusqu’à un entretien plus ciblé, car on peut déterminer l’usure grâce à la qualité des données.

Ça grince et ça claque. Le conducteur de train Alexander Gyger a mis en mouvement le véhicule du train pilote à l’aide d’une télécommande et l’a lentement fait avancer sur deux wagons de marchandises détachés. Un bref sifflement, Gerd Dietrich jette un coup d’œil au couplage. Parfait. Le système de freinage pneumatique s’est automatiquement connecté, la transmission des données électroniques fonctionne également. Pour chacun des six wagons au total, la manœuvre est répétée. Puis il est temps de partir, car le train doit encore effectuer des essais sur des courbes plus longues. L’horaire en Suisse est chargé, les voies ne sont disponibles que pour une courte fenêtre de temps.
Pendant ce temps, les clients du buffet de la gare savourent leur café, dont les grains pourraient à l’avenir être livrés par des trains de marchandises avec couplage PLC.

Le consortium international qui a développé ce train pilote est composé de SBB Cargo et du centre de compétence Intelligent Sensors and Networks de l’Université de Lucerne, des entreprises Voith, PJM et plc-tec, un spin-off de la HSLU. Ce projet ambitieux est soutenu par l’Office fédéral des transports (OFT).

Photos : © HSLU