Depuis la naissance des Chemins de fer, l’organisation du trafic, les règles et les principes qui les régissent ont toujours été une affaire nationale. En ce qui concerne la signalisation, les systèmes ont été validés au niveau national où chaque pays possède son propre « langage » et ses propres exigences pour gérer les trains sur son réseau. Aujourd’hui, plus de vingt systèmes de signalisation et de contrôle de vitesse existent en Europe. Ces systèmes sont incompatibles entre eux de telle sorte que les locomotives et les rames qui circulent sur plusieurs réseaux doivent transporter à leur bord les équipements requis par chacun de ces réseaux, ce qui augmente les coûts et diminue la performance du transport ferroviaire. En outre, la coexistence de nombreux systèmes de signalisation constitue une barrière au développement du trafic européen et complique la tâche des conducteurs qui doivent jongler entre les interfaces afin de pouvoir « lire » les signaux des différents réseaux en traversant les frontières. Toutes ces contraintes représentent un handicap pour l’intégration du transport ferroviaire à l’échelle européenne, alors que le transport routier profite de l’absence de telles barrières.

Devant cette segmentation du réseau européen et dans le but de promouvoir un marché ferroviaire européen de passagers et de fret, l’Union européenne a décidé de lancer une initiative dédiée à supprimer les entraves techniques créées historiquement par le développement des chemins de fer nationaux. Cette initiative s’est tout d’abord matérialisée par la mise en œuvre de directives européennes d’interopérabilité. Ces directives portent sur l’harmonisation technique et opérationnelle, dite interopérabilité, du réseau à grande vitesse et du réseau conventionnel (un aperçu de ces directives est décrit dans le chapitre suivant). Parallèlement, le système de signalisation européen ERTMS (European Rail Traffic Management System) a fait l’objet d’une fusion de plusieurs projets de recherches lancés par la commission européenne dans le but de créer une nouvelle génération de systèmes de signalisation et de contrôle de vitesse. Le principal objectif de ce projet est de disposer d’un système commun, harmonisé et standardisé pour la gestion du trafic ferroviaire et pour la signalisation en Europe en vue d’assurer l’interopérabilité entre les différents réseaux ferroviaires au sein de l’Europe. Les fonctions d’ERTMS sont implantées pour partie au sol, pour partie à bord des trains, et les moyens de communication entre sol et les trains sont normalisés. L’objectif est de déployer progressivement le système ERTMS afin de remplacer les systèmes nationaux par un système européen unifié. L’harmonisation sera un atout majeur pour améliorer la compétitivité du chemin de fer par rapport à la route.

L’INRETS (Institut national de recherche sur les transports et leur sécurité) est un établissement public de recherche qui a pour missions d’effectuer et d’évaluer toute recherche et tous développements technologiques consacrés à l’amélioration des systèmes et moyens de transports; de mener dans ces domaines tous travaux d’expertise et de conseil; de valoriser les résultats de ses recherches et travaux. Quant à l’unité de recherche ESTAS (Evaluation des Systèmes de Transports Automatisés et de leur Sécurité), sa problématique consiste à développer des outils et des méthodes avancés en matière de développement et d’évaluation des automatismes des systèmes de transport guidés et plus particulièrement ceux liés à la sécurité et ceux liés à l’amélioration de l’exploitation. L’INRETS a participé à plusieurs projets européens et expertises liés à ERTMS ou à l’interopérabilité : HEROE (Harmonisation des règles d’exploitation d’ERTMS), ACRUDA (certification des architectures matérielles et mise en place des règles de certification des calculateurs, embarqués ou fixes, développés en Europe), SAMNET (Safety management and interoperability thematic network for railway systems). Hormis ce cadre européen, l’INRETS contribue depuis sa création au GRRT (pôle d’animation de programmes de recherche scientifique et de développement technologique en transports terrestres, dont ferroviaire, impliquant les acteurs de la région Nord-Pas-de-Calais).

ESTAS est impliquée dans des questions relatives à ERTMS comme l’amélioration du processus de vérification de la conformité, la maîtrise des nouveaux risques liés au déploiement et aux phases transitoires (nouveaux scénarios d’accidents, analyses des bases de données d’incidents). Elle vise à accompagner l’introduction du système ERTMS au niveau de la diminution des coûts de validation et de certification issus de la mise en œuvre de ce nouveau système en Europe. La qualification du produit est en effet indispensable avant sa mise en service. Elle nécessite des campagnes de tests longues et coûteuses. Dans le contexte d’innovation des équipements pour le transport ferroviaire, ce projet a pour but de développer des méthodes, modèles et outils pour la génération de scénarios de tests et de valider les constituants. Ces scénarios représentent des situations différentes d’exploitation et permettent d’étudier à la fois les aspects fonctionnels et dysfonctionnels du système. Ils doivent garantir la couverture complète des exigences fonctionnelles, normatives et sécuritaires. Pour cela, une première étape consiste à examiner l’existant (analyse fonctionnelle et de sécurité) de manière à dégager les scénarios pertinents, avec des critères de couverture, de performance et en particulier de conformité aux normes et réglementations en matière de sécurité ferroviaire. Au plan opérationnel, ces scénarios doivent pouvoir être mis en œuvre, soit « en ligne » par des tests sur site, soit « hors ligne » par des simulations. Pour des raisons évidentes de coûts et de délais, cette dernière approche est privilégiée lorsque cela est possible. Les essais de mise en œuvre sont effectués sur des simulateurs ferroviaires (simulateur ERTMS, simulateur de trafic).

Dans ce contexte régional à rayonnement national et européen, l’INRETS a mis en place une plate-forme de simulation du système ERTMS (cf. Annexe B) afin de développer ses activités de recherche en sécurité et interopérabilité couplées avec des activités d’expertises, d’études et de formations. L’objectif de cette plate-forme de simulation est de contribuer à la mise en œuvre d’une méthodologie d’essais de conformité du système ERTMS. Elle porte sur les points suivants :
• la formalisation de scénarios de tests,
• la définition de nouveaux scénarios de tests,
• la mise au point de procédures de tests et de validation de tests,
• la formalisation et la validation de règles d’exploitation,
• le contrôle de non-régression des performances (disponibilité, sécurité)

La plate-forme de simulation doit permettre d’analyser le fonctionnement d’un dispositif ERTMS dans différents contextes d’exploitation et à différents niveaux de détail.