Performance of a suburban railway line partially equipped with a CBTC system

Evaluation de performance d'une ligne ferroviaire suburbaine partiellement équipée d'un automatisme CBTC

Juliette Pochet (1, 2)

1 L2S - Laboratoire des signaux et systèmes
2 SNCF

In high-density area, the demand for railway transportation is continuously increasing. Operating companies turn to new intelligent signaling and control systems, such as Communication Based Train Control (CBTC) to operate trains in automatic pilot and increase the line capacity without expensive modification of infrastructures. CBTC systems can also include a supervision module in charge of adapting train behavior according to operating objectives and to disturbances, increasing line robustness. Making the most of the state-of-the-art regarding subway and railway systems, the presented work intend to contribute to the design of supervision and rescheduling functions of CBTC systems operating suburban railway systems. Our approach starts by designing a supervision module for a standard CBTC system. Then, we propose a rescheduling method based on a model predictive control approach and a multiobjective optimization of automatic train commands. A simulation tool (SIMONE) was developed by SNCF in association with the presented work to evaluate the proposed approach on disturbed scenarios and to compare its performances with an individual heuristic strategy. The proposed multiobjective method provides good solutions to the rescheduling problem and over-performs the individual strategy. We conclude with interesting perspectives for future work.

En zone dense, la croissance actuelle du trafic sur les lignes ferroviaires suburbaines conduit les exploitants à déployer des systèmes de contrôle-commande avancés des trains, tels que les systèmes dits « CBTC » (Communication Based Train Control) jusque là réservés aux systèmes de métro. Les systèmes CBTC mettent en œuvre un pilotage automatique des trains et permettent une amélioration significative des performances. Par ailleurs, ils peuvent inclure un module de supervision de la ligne en charge de réguler la marche des trains en cas d’aléa, améliorant ainsi la robustesse du trafic. En tirant profit de l’état de l’art dans le secteur métro et dans le secteur ferroviaire lourd, les travaux présentés dans ce manuscrit cherchent à contribuer à l’adaptation des fonctions de régulation des systèmes CBTC pour l’exploitation de lignes ferroviaires suburbaines.L’approche du problème débute par la construction de l’architecture fonctionnelle d’un module de supervision pour un système CBTC standard. Nous proposons ensuite une méthode de régulation basée sur une stratégie de commande prédictive et sur une optimisation multi-objectif des consignes des trains automatiques. L’outil SNCF nommé SIMONE, et développé en collaboration avec les travaux de thèse, a permis d’évaluer les performances de l’approche proposée et de la comparer à une méthode de régulation individuelle basée sur une heuristique simple. La régulation multiobjectif développée propose de bonnes solutions au problème, dans la majorité des cas plus satisfaisantes que celles proposées par la régulation individuelle. Le manuscrit se termine par des perspectives de recherche intéressantes.

Mots clés: rescheduling; railway; genetic algorithm

Mots clés: régulation; ferroviaire; CBTC; algorithme génétique

Domaines: Automatique / Robotique

Juliette Pochet. Evaluation de performance d'une ligne ferroviaire suburbaine partiellement équipée d'un automatisme CBTC. Automatique / Robotique. Université Paris Saclay, 2018. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01812510⟩