1 Introduction
1.1
Contexte
Dans le cadre de la d ´emarche MAXIPERFO d’am ´elioration de la performance du fret ferro- viaire a ´et ´e lanc ´e un projet de recherche sur l’apport de la fluidification des circulations dans l’am ´elioration des performances. Ce projet de recherche, financ ´e par le PREDIT, a pour ambi- tion in fine de pouvoir lancer la r ´ealisation d’un d ´emonstrateur sur la ligne Paris-Le Havre.
Ce projet de cherche men ´ee en partenariat entre RFF et l’IFSTTAR doit quantifier les b ´en ´efices qu’apporterait un syst `eme de fluidification sur les circulations en termes de r ´egularit ´e et de capacit ´e.
Le p ´erim `etre de l’exp ´erimentation couvre la simulation d’une s ´erie de sc ´enarios de pertur- bations sur le noeud de Mantes-La-Jolie et de Rouen.
1.2
Tache 1 : Impact Fluidification
L’objectif de cette t ˆache est d’ ´etudier l’apport de la fluidification des circulations en simulant les sc ´enarios choisis lors de la sous-t ˆache 0.2. Ces simulations ont ´et ´e r ´ealis ´ees `a partir de l’initialisation du mod `ele sous OpenTrack produite lors de la sous-t ˆache 0.1.
1.2.1 D ´emarche
Scénario de perturbation
Σ retards Σ retards Σ retards Σ retards
Règles simples Chrono Priorité Chronologique PAL
Priorité aux trains les plus à l’heure
Optim PFixe Ordonnancement optimisé Optim PVar Ordonnancement + Routage RECIFE Σ retards Réel Ordonnancement réalisé sur le terrain Simulation OpenTrack
FIGURE1.1 – ´Evaluation comparative des choix d’ordonnancement.
La d ´emarche consiste `a effectuer une ´evaluation comparative ( benchmark ) sur le trafic
des sc ´enarios de r ´ef ´erence. Pour cela, les cons ´equences de diff ´erentes d ´ecisions d’exploitation ont ´et ´e simul ´ees selon les options suivantes :
R ´eel La solution de s ´equencement r ´ealis ´ee sur le terrain par les agents de circulation au mo- ment de la perturbation ´etudi ´ee (Ces solutions de s ´equencements r ´ealis ´es sur le terrain ont ´et ´e fournies pour 3 sc ´enarios de l’infrastructure de Rouen, voir page 115).
PAL La solution de s ´equencement obtenue `a partir d’une r `egle de priorit ´e donn ´ee aux trains les plus `a l’heure (r `egle actuellement en vigueur, notamment entre les trains de diff ´erentes entreprises ferroviaires).
Chrono La solution de s ´equencement obtenue `a partir d’une r `egle de priorit ´e chronologique (F.I.F.O. : premier arriv ´e, premier servi, cette r `egle est celle appliqu ´ee dans certains r ´eseaux pour des situations tr `es perturb ´ees avec un trafic dense comme dans le goulet d’ ´etranglement de Schiphol aux Pays-Bas [1]).
Optim PFixe La solution de s ´equencement pr ´econis ´ee par un module d’ordonnancement des circulations d ´evelopp ´e `a l’IFSTTAR-ESTAS [2]. Ce module indique au conducteur un jalon horaire `a l’entr ´ee du nœud.
Optim PVar La solution de s ´equencement et de routage pr ´econis ´ee par un module de routage et d’ordonnancement des circulations d ´evelopp ´e `a l’IFSTTAR-ESTAS. Ce module utilise les possibilit ´es de re-routage, il propose donc des solutions pouvant utiliser les voies banalis ´ees et des quais alternatifs `a ceux initialement planifi ´es.
1.2.2 Module de routage et d’ordonnancement des circulations
Le module RECIFE de routage et d’ordonnancement des circulations `a ´et ´e choisi pour les exp ´erimentations. Une description d ´etaill ´ee de ce mod `ele, parue dans ”Transportation Re- search Part B : Methodological (2014)” [2].
Crit `ere d’optimisation
Le crit `ere utilis ´e pour l’optimisation est la minimisation de la somme des retards subis par les trains commerciaux (excluant les marches `a vide) au cours du passage du nœud ( mini-
misation du temps perdu au total ).
Temps de calcul
Afin de prendre en compte les contraintes d’exploitation, la dur ´ee maximale de calcul al- lou ´ee aux algorithmes d’optimisation a ´et ´e fix ´ee `a 300 secondes. L’algorithme fournit une solu- tion avant ce d ´elai quand il a pu prouver son optimalit ´e. Dans le cas contraire, c’est la meilleure solution r ´ealisable trouv ´ee au bout des 300 secondes de calcul qui est propos ´ee.
Sur les sc ´enarios propos ´es dans cette ´etude, la dur ´ee de calcul de l’algorithme d’optimisa-
tionOptim PFixef ˆut en moyenne de :
— 1 seconde par sc ´enario sur Mantes-La-Jolie, — 21 secondes par sc ´enario sur Rouen.
— 10,5 secondes sur Mantes-La-Jolie, — 273 secondes sur Rouen.
Ces exp ´erimentations ont ´et ´e effectu ´ees sur un serveur de calcul Intel Xeon 2.67GHz, 12 coeurs, 24 GB de m ´emoire RAM.
1.2.3 Simulation OpenTrack
Le simulateur commercial OpenTrack est utilis ´e pour les simulation, une description d ´etaill ´ee de son utilisation dans le cadre du projet Sigifret est pr ´esente dans la partie concernant la mod ´elisation de nœuds de la ligne.
Indicateurs
Les r ´esultats de simulations sont exprim ´es suivant 5 indicateurs :
Retard total Somme des retards secondaires1 subis par les trains commerciaux. Cet indica-
teur correspond au crit `ere utilis ´e par les algorithmes des optimisationsOptim PFixe et
Optim PVar.
Retards sup ´erieurs `a 5 minutes Somme des retards des trains commerciaux ayant subit plus de 5 minutes de retards secondaires au cours du passage du noeud.
Consommation totale ´Energie consomm ´ee par l’ensemble des trains du sc ´enario, exprim ´ee en MJ.
Pic de consommation Consommation instantan ´ee maximale durant le d ´eroulement du sc ´enario, exprim ´ee en KW.
Taux d’usage des freins Nombre de freinages effectu ´es par minute durant le d ´eroulement du sc ´enario.
1.2.4 Limites de la d ´emarche
Nous avons identifi ´e plusieurs limites `a la d ´emarche effectu ´ee dans le cadre de ce projet : — Le dimensionnement du projet ne permettait pas une mod ´elisation compl `ete de la ligne
Paris-Le-Havre, la d ´ecision `a ´et ´e prise de mod ´eliser les points critiques de cette ligne, soit 7 km de ligne `a Mantes-La-Jolie et 27 km autour de Rouen. Par cons ´equent, l’impact des d ´ecisions n’est ´evalu ´e que sur ses parties d’infrastructures et l’impact global sur l’ensemble de ligne n’est pas connu.
— La variabilit ´e du comportement des conducteurs n’est pas simul ´ee : les conducteurs si- mul ´es suivent au plus pr `es les limitations de vitesse (acc ´el ´eration au plus vite et freinage au dernier moment).
— Les consignes de vitesses `a bord des trains ne sont pas simul ´ees durant la travers ´ee du nœud mod ´elis ´e. Dans le cadre de ce projet, la pr ´esence d’un outil de consigne de vitesse `a bord d’un train permet de r ´eguler ce train sur la ligne en amont afin de le faire entrer dans le nœud `a une heure opportune, facilitant la fluidification du trafic.
— Les d ´ecisions d’optimisation sont prises au d ´ebut du sc ´enario, puis appliqu ´ees pour la dur ´ee de la simulation. Cette d ´emarche ne permet pas d’ ´evaluer une boucle d’optimisa- tion continue avec horizons temporels glissants.
1. On rappelle qu’un retard secondaire est un retard subi par une circulation provoqu ´ee par la g ˆene du passage d’une circulation qui la pr ´ec `ede sur sur une partie commune de l’infrastructure