La fiche UIC 406 [3] contient les indications de l’Union Internationale des Chemins de Fer (UIC).
D’apr `es cette fiche, l’ ´etude de la capacit ´e est caract ´eris ´ee par les cinq ´etapes suivantes : — D ´efinition des limites de l’infrastructure et de la grille horaire `a consid ´erer ;
— Identification des sections de d ´ecoupage de l’infrastructure ; — Calcul du temps d’occupation ;
— ´Evaluation de la consommation de capacit ´e ; — ´Evaluation de la capacit ´e disponible.
Chacune de ces ´etapes est d ´etaill ´ee dans la suite de ce chapitre.
Le calcul de la capacit ´e d ´efini par ces ´etapes est l’ ´evolution d’une pr ´ec ´edente version de la m ˆeme fiche [5]. Cette pr ´ec ´edente version d ´ecrivait une m ´ethode pour calculer la consom- mation de capacit ´e sur une section de ligne. D’apr `es cette pr ´ec ´edente version, l’ ´evaluation de la capacit ´e et des goulets d’ ´etranglement sur une ligne ou un itin ´eraire complet n ´ecessitait un calcul de consommation de capacit ´e pour chacune des sections de ligne composant la ligne ou l’itin ´eraire. La plus forte consommation sur une section donn ´ee d ´eterminait la capacit ´e consomm ´ee sur la totalit ´e de la ligne ou de l’itin ´eraire. L’ ´evaluation de la capacit ´e d’un corridor n ´ecessitait la r ´ealisation d’une analyse de capacit ´e de chaque itin ´eraire possible le long du corridor m ˆeme. N ´eanmoins, cette combinaison de la consommation de capacit ´e calcul ´ee sur diff ´erentes sections de ligne n’impliquait pas des conclusions univoques. En particulier, des incoh ´erences pouvaient se pr ´esenter au moment de la d ´ecoupe d’une ligne aux jonctions, par exemple, o `u plusieurs trains doivent se croiser. La consid ´eration d’une partie d’une jonction ind ´ependamment des autres pouvait donner lieu `a des conclusions erron ´ees. Une analyse des incoh ´erences possibles impliqu ´ees par la m ´ethode propos ´ee par la pr ´ec ´edente version de la fiche UIC 406 a ´et ´e pr ´esent ´ee par Landex [6]. Ces incoh ´erences ont ´et ´e corrig ´ees dans la nouvelle fiche UIC 406, surtout par rapport au calcul de la capacit ´e des jonctions. De plus, la nouvelle version propose de calculer la capacit ´e disponible `a travers l’insertion progressive de sillons repr ´esentatifs.
2.1
D ´efinition des limites de l’infrastructure et de la grille horaire
`a consid ´erer
La d ´efinition des limites de l’infrastructure et de la grille horaire `a consid ´erer est strictement li ´ee au contexte de l’ ´etude et peut avoir un impact important sur les r ´esultats obtenus.
2.2
Identification des sections de d ´ecoupage de l’infrastructure
L’identification des sections de d ´ecoupage de l’infrastructure doit concerner premi `erementsection de ligne du sillon
section de ligne section de ligne
FIGURE2.1 – Exemple de sections de d ´ecoupage de l’infrastructure
repr ´esentatives pour ´evaluer la consommation de la capacit ´e ( section de ligne ou line
section ) doivent ˆetre identifi ´ees. En particulier, les sections de ligne doivent ˆetre d ´efinies en
fonction des caract ´eristiques de l’infrastructure (syst `emes de signalisation, nombre de voies, composition du trafic) et de la grille horaire (d ´ebut et fin des missions, nombre de trains, mixit ´e de trains).
La Figure 2.1 montre un exemple de section de ligne de sillon divis ´ee en deux sections
de ligne.
2.3
Calcul du temps d’occupation
La consommation de la capacit ´e est calcul ´ee en terme de pourcentage d’utilisation de l’in- frastructure, gr ˆace `a la m ´ethode decompression de l’horaire.
La compression de l’horaire consiste `a rapprocher au maximum les trains d’une grille ho- raire, en consid ´erant l’ordre des trains et les temps de circulation. Le r ´esultat de la compression de l’horaire sous forme de graphique Espace-Temps est montr ´e dans la Figure 2.2. Dans un graphique Espace-Temps, on repr ´esente l’utilisation de la voie par les trains au cours du temps. Pour faciliter la repr ´esentation des contraintes d’espacement, il est possible de repr ´esenter sur l’axe de la voie, les positions des signaux et les limites des circuits de voie qui servent `a d ´etecter la pr ´esence des trains par le syst `eme de signalisation. La dur ´ee d’utilisation peut couvrir dans un premier temps la phase o `u le train est d ´etect ´e par le circuit de voie. Cette dur ´ee peut ˆetre ´etendue aux passages du train sur les signaux de protection en amont du circuit de voie. Si l’on ´etend cette dur ´ee jusqu’au premier signal d’avertissement, on obtient l’enveloppe de r ´eservation n ´ecessaire au passage des trains en voie libre et ainsi la contrainte d’espacement par rapport `a une circulation pr ´ec ´edente.
Dans ce graphique, l’espace est repr ´esent ´e en abscisse et le temps en ordonn ´ee. L’espace est ici d ´ecoup ´e de mani `ere microscopique au niveau des circuits de voies, les cantons y sont repr ´esent ´es par l’affichage des signaux qui les d ´elimitent.
Pour d ´elimiter le temps d’occupation ainsi obtenu, la m ´ethode impose de r ´epliquer le pre- mier train `a la fin de la grille horaire : le temps d’utilisation est alors l’intervalle entre le d ´ebut de la premi `ere utilisation d’un circuit de voie par le premier train et le d ´ebut de la premi `ere utilisation d’un circuit de voie par sa r ´eplique.
Si la section de ligne contient des aiguillages et inclut donc diff ´erents itin ´eraires possibles, la compression de la grille horaire doit ˆetre effectu ´ee en consid ´erant les contraintes effective-
Te m ps tête queue tête queue tête queue tête queue tête queue tête queue tête queue
(a) Grille horaire d’origine
Te m ps tête queue tête queue tête queue tête queue tête queue tête queue tête queue ré p liq u e Te m p s d 'o cc u p at io n
(b) Grille horaire comprim ´ee
FIGURE2.2 – Exemple de compression de la grille horaire sur une section de ligne sous forme
de graphique Espace-Temps. Te m ps tête queue tête queue tête queue tête queue tête queue tête queue tête queue tête queue
(a) Grille horaire d’origine
Te m ps tête queue tête queue tête queue tête queue tête queue tête queue tête queue tête queue ré p liq u e Te m p s d 'o cc u p at io n
(b) Grille horaire comprim ´ee
FIGURE2.3 – Exemple de compression de la grille horaire sur une section de ligne qui inclue
superpos ´ee, car plusieurs voies de circulation sont consid ´er ´ees dans le m ˆeme graphique. De plus, le principe du transit souple y est aussi repr ´esent ´e en permettant la r ´eutilisation d’une partie d’un canton sans la lib ´eration de tous ses circuits de voie. Dans cet exemple, c’est le cas du canton entour ´e en rose, o `u les itin ´eraires suivis par les trains bleus et verts se s ´eparent. Les superpositions admissibles sont indiqu ´ees en rose.
2.4
Evaluation de la consommation de capacit ´e´
La m ´ethode de compression de la grille horaire permet de calculer le taux du temps d’oc- cupation :
Taux du temps d’occupation[%] = Temps d’occupation
P ´eriode de r ´ef ´erence× 100.
Pour ´evaluer la consommation de capacit ´e, la valeur obtenue doit ˆetre compar ´ee `a des seuils d ´ependants du type de ligne consid ´er ´ee. Ces seuils sont indiqu ´es dans le Tableau 2.1.
TABLE2.1 – Seuils propos ´es pour le taux du temps d’occupation pour les sections de ligne
Type de ligne heure de pointe heure creuse
Ligne p ´eriurbaine d ´edi ´ee au trafic passager 85% 70%
Ligne `a grande vitesse d ´edi ´ee 75% 60%
Ligne `a trafic mixte 75% 60%
De mani `ere similaire, le taux de temps suppl ´ementaire peut ˆetre calcul ´e de la fac¸on sui- vante :
Taux du temps suppl ´ementaire[%] =
100
Taux du temps d’occupation− 1
× 100.
Ce temps suppl ´ementaire correspond `a la marge ins ´er ´ee pour limiter l’impact des retards, pour permettre la r ´eutilisation du mat ´eriel roulant, pour assurer la maintenance de l’infrastructure1et pour tenir compte du fait que les trains qui parcourent un itin ´eraire long consomment de la ca- pacit ´e dans plusieurs sections de ligne de sillon (c.f. d ´efinition paragraphe 2.2) et impliquent
donc des contraintes suppl ´ementaires. Le taux du temps suppl ´ementaire doit ˆetre maitris ´e pour assurer une qualit ´e acceptable du service. Des seuils sont propos ´es pour garantir ce niveau de qualit ´e dans le Tableau 2.2.
TABLE2.2 – Seuils propos ´es pour le taux du temps suppl ´ementaire pour les sections de ligne
Type de ligne heure de pointe heure creuse
Ligne p ´eriurbaine d ´edi ´ee au trafic passager 18% 43%
Ligne `a grande vitesse d ´edi ´ee 33% 67%
Ligne `a trafic mixte 33% 67%
1. Une alternative signal ´ee pour consid ´erer les temps d ´edi ´es `a la maintenance de l’infrastructure consiste `a les repr ´esenter comme des sillons `a inclure dans la grille horaire avant le processus de compression.
Pour les parties d’infrastructure qui contiennent des aiguillages et des quais, les seuils propos ´es et d ´ecrits dans le Tableau 2.3 sont `a consid ´erer comme indicatifs, car aujourd’hui il n’existe aucune base de donn ´ees suffisante pour donner des valeurs suffisamment fiables. TABLE 2.3 – Seuils propos ´es pour le taux du temps d’occupation et le taux du temps
suppl ´ementaire dans les zones qui comportent des aiguillages ou les zones de quais Type de zone taux du temps d’occupation taux du temps suppl ´ementaire
Aiguillages 60%... 80% 67%... 25%
Quais 40%... 50% 150%... 100%
Apr `es avoir ´evalu ´e le taux du temps d’occupation et le taux du temps suppl ´ementaire, il est possible de mesurer le taux de consommation de capacit ´e :
Consommation de capacit ´e[%] = Temps d’occupation × (1 + Taux du temps suppl ´ementaire) P ´eriode de r ´ef ´erence ×100. Si la section de ligne de sillon a ´et ´e d ´ecoup ´ee en plusieurs sections de ligne dans la
deuxi `eme ´etape pr ´esent ´ee dans le Paragraphe 2.2, la section de ligne avec la consomma- tion de capacit ´e maximale est repr ´esentative de la section de ligne de sillon compl `ete. Si
la consommation de capacit ´e correspondante est inf ´erieure ou ´egale `a 100%, la fiche UIC 406 indique que la qualit ´e du service assur ´e est acceptable.
2.5
Evaluation de la capacit ´e disponible´
L’ ´etape pr ´ec ´edente permet de calculer le taux de consommation de capacit ´e, ce taux doit ˆetre inf ´erieur `a 100% ce qui signifie que potentiellement il existe de la capacit ´e r ´esiduelle. Le param `etre g ´en ´eral de mesure de cette capacit ´e r ´esiduelle sera le nombre de sillons suppl ´emen- taires qu’il sera possible d’ins ´erer progressivement sans d ´epasser le taux de consommation de 100%.
Ces sillons suppl ´ementaires sont des sillons repr ´esentatifs des types de trains et des ser- vices qui peuvent ˆetre programm ´es sur la section de ligne de sillon consid ´er ´ee.
L’insertion de sillons augmente la densit ´e du trafic et donc probablement la dur ´ee des arr ˆets pour ´eviter les conflits. L’augmentation des arr ˆets conduit `a un temps de parcours des sillons suppl ´ementaires sup ´erieur au temps de parcours des sillons d ´ej `a pr ´esents dans la grille ho- raire. Cette augmentation doit ˆetre d ´efinie par chaque cat ´egorie de trains.
Le nombre de trains suppl ´ementaires doit ˆetre interpr ´et ´e en fonction de l’intervalle de temps et de la structure de la grille horaire (horaire cadenc ´e ou non cadenc ´e). Pour un horaire ca- denc ´e, on calculera le nombre de trains suppl ´ementaire sur l’intervalle de temps correspondant `a l’intervalle du cadencement. Dans le cas d’un horaire non cadenc ´e, on calculera le nombre de trains suppl ´ementaires sur diff ´erents intervalles d’une journ ´ee. On obtiendra ainsi des va- leurs diff ´erentes de la capacit ´e disponible selon la p ´eriode horaire de chaque intervalle (heures de pointe vs heures creuses).
Malgr ´e l’importance de cette m ´ethode pour calculer la capacit ´e disponible, il apparait clair que la fiche UIC 406 ne donne pas des indications pr ´ecises sur son impl ´ementation. En parti- culier, un niveau de d ´etail plus fin doit ˆetre utilis ´e pour la d ´efinition des sillons suppl ´ementaires