Banc roue-rail en similitude

Banc à rouleaux

Mots-clés : Contact roue rail, similitude, shuntage, ferroviaire

Site Ifsttar de rattachement :  Champs sur Marne

Contacts / responsables de l'équipement  :

• Hugues Chollet

Description synthétique et rappel sur les grandes caractéristiques de la équipement

Ce banc à rouleaux a pour but de reproduire les phénomènes physiques au niveau du contact roue rail et du comportement dynamique des bogies. L’échelle réduite facilite les manipulations, réduit les coûts, et permet des expériences sans risque par rapport au site réel. La théorie de similitude mécanique utilisée est basée sur la reproduction des contraintes, aussi bien au niveau du contact, que dans les structures. Elle entraîne une modification de l’échelle de temps d’un facteur 1/4, comme celui de la géométrie. En conséquence, elle exige une multiplication de l’accélération du champ de pesanteur d’un facteur 4, ce qui est réalisé par un système d’application d’une charge supplémentaire.

Exemples de résultats remarquables obtenus grâce à l'équipement

• Mesure de forces de pseudo-glissement en dérive et longitudinal pour des roues ferroviaires et des roues à revêtement caoutchouc
• Mesure de crissement roue-rail
• Mesure de comportement du contact roue-rail en situation de dé-shuntage

CIPEBUS

Carrefour Intelligent – Pôle d’Echange Bus

Mots-clés: Carrefours équipés multimodaux ; Commande des feux ; Temps réel

Site Ifsttar de rattachement : Satory

Contacts / responsables de l'équipement :

• Florence Boillot

Description synthétique et grandes caractéristiques de l'équipement

La équipement est constitué de cinq carrefours instrumentés localisés dans la ville de Versailles (78), près de la gare Versailles-Chantiers, et de différents matériels en laboratoire. Cet équipement permet le recueil en temps réel (chaque seconde) de données de trafic issues des contrôleurs de carrefour, de stations de traitement d’image, de boucles magnétiques et de GPS. La équipement est relié au SAEIV (Système d’Aide à l’Exploitation et Informations aux voyageurs) de la société SVTU gestionnaire des bus versaillais pour la localisation des bus chaque seconde.

Cet équipement permet, en retour, d’agir sur la couleur des feux pour réguler les trafics (voitures particulières et bus) et de détecter des « méta-situations » de trafic.

Exemple de résultat remarquable obtenu grâce à la équipement

Cet équipement a permis la réalisation de deux phases d’expérimentation de régulation du trafic entre 2012 et 2014. L’ensemble des données trafic, feux et des vues des caméras ont été enregistrées sur toute la période de l’expérimentation. Ces données peuvent être rejouées de manière synchronisée à des fins d’évaluation et pourront être utilisées pour d’autres recherches.

ClaireSITI

Système Intelligent pour le Transport Intermodal urbain de voyageurs

Mots-clés : Transport Intelligent, Transport public, Transport routier,  Intermodalité, Multimodalité, Réseau de transport, Mobilité, Déplacement, Services,  usager, voyageur, opérateur, décideur, Aide à la décision, Intégration, Analyse, Performance, Niveau de service, certification, vérification, Stockage, Base de données, Entrepôt, Business Intelligence, Visualisation, Modélisation, Simulation, Distribution,

Site Ifsttar de rattachement : Marne La vallée

Contacts / responsables de l'équipement :

• Gerard Scemama
• Mustapha Tendjaoui

La plate-forme ClaireSITI est un grand équipement au service de la recherche académique et partenariale pour une mobilité intelligente et multimodale. Il permet d’intégrer des données multimodales de transport, de superviser en temps réel l’exploitation de tout type de réseaux, d’en analyser les performances (qualité de service, émissions de GES) et de contribuer à réalisation de services d’aide au déplacement (information/guidage des voyageurs, covoiturage, exploitation en conditions perturbées ou de crise…). Ce système apporte aussi  une aide à la décision pour les exploitants de réseaux et les Autorités de Transport  dans le cadre d'une approche multicritère. 

ClaireSITI est amené à servir de plateforme de démonstration  et d'essai  pour les programmes de recherche et de développement sur l'Eco-Mobilité de l'Institut VEDECOM et le projet  de "Living Lab" du CG93. Il a vocation à s'insérer dans des chaînes industrielles et de service. Enfin, Il ambitionne à devenir un équipement référentiel au service des autorités de transport et de l'Etat avec le développement des thèmes autour de la qualité et de la certification  des données et de la mise en place de services interopérables.

Caractéristiques techniques

Exemples de résultats remarquables obtenus grâce à la équipement

La équipement a contribué à certains nombre de recherche et développement que ce soit au niveau régional, national et international

• Système Claire d'aide au traitement de la congestion (Paris, Toulouse, Londres, Houston, Strasbourg, Rennes, Rouen, CG92, CG93, ...) dans le cadre de son industrialisation
• Supervision et aide à la décision des lignes de transport en commun de la STIB à Bruxelles (en test à la RATP à Paris)
• Projet PREDIT BATERI, vérification, certification  des données de transport
• Projet P@ss-ITS d'information voyageurs en conditions perturbées (PREDIT)
• Projet ANR SINERGIT, système d'information basé sur la localisation des véhicules (GSM, GPS)
• Projet PREDIT TPM Temps Parcours Moyen de référence sur le réseau routier national
• Projet européen Instant Mobility, simulation multimodale des déplacements et conception d'un système d'aide à la navigation fondé sur le futur de l'Internet (Cloud computing, Big data)

Logiciel CRONOS

Régulation temps réel du trafic multimodal par commande des feux tricolores en ville

Contact principal :

• Florence Boillot

 Autres participants :

• Pierre Vinant
• Jean-Claude Pierrelée

Description synthétique et objectifs du logiciel / BDD

CRONOS est un logiciel qui vise à réguler le trafic en ville par commande des feux tricolores. Il peut aussi prendre en charge les bus de manière différenciée. Ce logiciel cherche à optimiser un ou plusieurs critères de trafic en temps réel. Il repose le problème toutes les secondes en déterminant le meilleur agencement des feux sur un horizon de l’ordre de la minute. Il utilise, à chaque seconde, des mesures du trafic, pour connaître l’état des carrefours, principalement à partir de caméras vidéo. Il régule des zones de plusieurs carrefours dans la même optimisation.

Présentation complémentaire et plus précise des fonctionnalités

CRONOS détermine la couleur des feux de toute la zone régulée par un processus d’optimisation sous contraintes dans le but de minimiser globalement le temps d’attente des véhicules. Il est a-cyclique et aucune phase de trafic n'est définie a priori. Le carrefour est défini comme un ensemble de contraintes de sécurité sur les feux. Toute solution qui satisfait ces contraintes est une solution possible pour l'algorithme. La méthode d’optimisation est une version adaptée de l’heuristique de Box.

CRONOS est la brique de base sur laquelle s’appuient deux autres prototypes : CRONOS-CLAIRE pour améliorer la gestion de la congestion avec l’aide d’un superviseur de congestion et CRONOS-BUS pour lui permettre de prendre en compte des véhicules de transport en commun afin d’en améliorer la régulation. Ces objectifs (congestion, transport en commun) deviennent prioritaires tout en conservant l’objectif second de retard total pour les véhicules.

CRONOS a été évalué en vraie grandeur sur un carrefour à Arcueil, puis sur une zone de cinq carrefours sur Versailles autour de la gare de Versailles-Chantiers. Sur cette dernière expérimentation, les évaluations ont montré des gains en congestion de 12.6% en moyenne sur le temps d’attente cumulé sur la zone régulée en faveur de la stratégie Cronos par rapport à la régulation initialement en place. Cela signifie qu’en moyenne sur l’ensemble de la zone, les usagers passent 12.6% de temps d’attente aux feux en moins pour traverser la zone, avec des disparités entre les carrefours. Les résultats concernant la gestion des bus et de la congestion ne sont pas encore disponibles.

Logiciel MAGISTER

Modèle Avancé pour la Gestion Intégrée des Systèmes de Transport pour l’Exploitation des Réseaux

Contact principal :

• Habib HAJ SALEM

Autres participants :

• Jean Patrick LEBACQUE

Description synthétique et objectifs du logiciel

MAGISTER est une plateforme de modélisation dynamique du trafic incluant plusieurs types de modèles du trafic (LWR : 1^er ordre classique, LWR_ACB : 1^er ordre à accélération bornée METACOR : 1^er ordre + 2^ème Ordre, ARZ : 2^ème Ordre, GSOM : modèles générique du second ordre;  modèle bidimensionnel pour les réseaux de très grande taille, Hybride : Macro et microscopique). Cette plateforme est une capitalisation des recherches et développements au sein de l’IFSTTAR/GRETTIA depuis les années 1986. Elle permet de tester et comparer simultanément les résultats de simulation de plusieurs modèles et en particulier de disposer d’un cadre commun de développement et d’utilisation.

Présentation complémentaire et plus précise des fonctionnalités

La plateforme  MAGISTER est dotée d’une interface graphique assez conviviale pour la saisie et la simulation et la visualisation des sorties des modèles des réseaux simulés. Des algorithmes de calibrage automatique des paramètres sont intégrés dans la plateforme. En alimentant le modèle choisi avec des données réelles, ces algorithmes d’optimisation permettent l’identification des paramètres du modèle

 Outre la simulation des réseaux, des stratégies de régulation sont intégrés dans MAGISTER. Citons la régulation des accès sur autoroute, la régulation d’accès autoroute sur autoroute, le guidage des usagers, la régulation des vitesses sur autoroute et en particulier la stratégie OASIS qui intègre simultanément : la régulation des vitesses, la régulation d’accès, le guidage collectif des usagers. La commande générée est basée sur l’optimisation non linéaire.

A la fin de chaque session de simulation, l'utilisateur dispose d'un fichier ASCII comprenant les critères d'évaluation suivants :

• Temps de parcours par trajet en secondes
• Temps d'attente aux origines (TWT)
• Temps Passé Total (TTS = TTT+TWT)(vh*h)
• Distance totale parcourue (vh*km)
• Consommation et pollution
• Indicateur du risque d’accident cumulé sur la partie autoroutière.

Exemples d'applications :

• Projets européens DACCORD (1994-1998),  EURAMP (2005-2008)
• 2008 : le réseau autoroutier Est de l’Ile de France couvrant 250 Km d’autoroute et  incluant A1Y,  A86I, A86E, A3W, A3Y, A4W, A4Y, A6b. L’objectif de cette étude est l’évaluation de la régulation d’accès généralisée sur l’autoroute de l’Ile de France.
• 2014 : DIR Nord : Evaluation en simulation de l’impact de régulation d’accès sur A25

Logiciel SIMULA-CLAIRE

Simulation d’écoulement de trafic autoroutier temps réel

Contact principal

• Xavier Louis

Autres participants

• Rémi Sainctremi.sainct(at)ifsttar.fr
• Gérard Scemama
• Mustapha Tendjaoui

Description synthétique et objectifs du logiciel / BDD

La prévision temps réel du trafic autoroutier et la simulation d’impact d’événements (accidents, restrictions, déviations..) sont des outils indispensables à la bonne administration de tout réseau incluant voies rapides, autoroutes, périphériques.

Ce logiciel conceptualise un réseau tel que défini par le « référentiel Claire » en un nombre quelconque de nœuds et d’arcs orientés les connectant. Il permet d’étudier ce réseau avec toutes les fonctionnalités attendues tant visuelles qu’interactives, permettant tout types de modifications (ajout, suppression, retraçage…) en quelques clics.

Son moteur de simulation est basé sur une double approche.

1. Une déterministe issue de la modélisation macroscopique standard. Un modèle au second ordre (densité et vitesse indépendantes) de type GSOM y est implanté, les états du trafic évoluant par l’usage d’un schéma de volumes finis conservatifs (Godunov).
2. Une seconde, statistique, vise à compléter l’analyse en cas de non conservation des flux du réseau (cas urbain notamment ou autoroutier très insuffisamment instrumenté). Celle-ci se base sur des analyses de proximité d’évolution des états actuels (au moment de la simulation) avec un historique d’évolution d’état courant sur plusieurs mois. Chaque entité causale (dit groupe ou ensemble de capteurs dont l’élément central « sait » ainsi ses causes d’évolution – demande amont, offre aval) est suivie et son évolution passée la plus proche (chargement-déchargement similaires) sert pour établir une prévision, en ce qu’on connaît déjà sa propre évolution (issue d’un déroulé passé, donc disponible).

Les solutions sont observables en interne à l’application comme à travers la plateforme Siti qui peut en lancer l’exécution et en récupérer les prévisions pour les animer de ses propres outils de visualisation dynamique.

Présentation complémentaire et plus précise des fonctionnalités

L’application offre en plus de ses moteurs de simulation, les prétraitements suivants :

• Lire un fichier « XML » décrivant un réseau, de l’afficher globalement ou sous n’importe quel niveau de détails (zoom, détails des données d’arc et de nœud).
• Faciliter tout type d’analyse sur la topologie du réseau, connexion de la famille des arcs liés à un nœud, accès et modification de toutes caractéristiques de tous ceux-là.
• Lire et afficher les résultats de données historiques, d’en visualiser les évolutions temporelles.
• Balayer des répertoires de données d’archivage et en extraire les informations adéquates au réseau (.XML) étudié, ne retenant que les capteurs des arcs observés (les informations initiales regroupent toutes les données de trafic de VP de Toulouse, avec des interruptions, du bruit…), sauvegardées sous un format plus compact.
• Créer des Diagrammes Fondamentaux cumulatifs issus de mois de données, un fichier quotidien ne contenant souvent que peu de données dans les plages congestionnées intéressantes (une ou deux heures par jour aux heures de pointe).
• Fixer des date, heure et durée de simulation suivant la capacité de récréer un état initial (disponibilité des données au jour et heure choisis) et effectuer une simulation, on/off line.
• Lire ou constituer automatiquement des listes d’entités causales (groupes de capteurs).

Une version online est en cours de finition, permettant de récupérer les données des capteurs de trafic en temps réel et de calculer une nouvelle prédiction dès que de nouvelles données sont disponibles.

Logiciel SM4T

Simulateur multi-agent de déplacement multimodal des voyageurs

Contact principal

• Mahdi Zargayouna

Autres participants

• Gérard Scemama

Dans le cadre du projet Européen Instant Mobility, nous avons travaillé sur la réalisation d'un prototype d'aide aux déplacements multimodaux s'appuyant sur les technologies de l’Internet du futur. Le système d'optimisation des déplacements proposé couvre les fonctions de planification, de monitoring, de prévision et de communication en temps réel. Pour tester ce service, nous avons développé le simulateur multi-agent SM4T reproduisant les déplacements des voyageurs multimodaux et des conducteurs, et l’avons instancié avec les données de l’agglomération de Toulouse. Il s’appuie sur le réseau multimodal fourni par la plateforme de référence sur l'intermodalité, ClaireSITI.

Présentation complémentaire et plus précise des fonctionnalités

SM4T est développé avec la plateforme de développement multi-agent Repast Simphony qui est fondée sur le langage orienté-objet Java. Le simulateur peut être déployé comme service Web et être contrôlé à distance : lancement, récupération progressive des données de déplacement, pause, arrêt).

Pour fonctionner, le simulateur a besoin des paramètres suivants :

• La description du réseau de transport routier de la zone concernée (document XML, schéma XSD fourni, positions en WGS 84)
• La description du réseau de transport en commun de la zone concernée (document XML, schéma xsd fourni, positions en WGS 84)
• Le nombre de voyageurs à simuler
• Le nombre de conducteurs à simuler
• Le tableau de marche des véhicules de transport en commun
• [Optionnel] le modèle de déplacement de la zone concernée (origines-destinations). En l’absence de ce paramètre, les origines destinations seront tirées aléatoirement.
• [Optionnel] Les vitesses moyennes des véhicules et des voyageurs. Ce paramètre est utilisé en cas de « trous » dans la description des vitesses moyennes sur les tronçons des réseaux.
• La durée de la simulation : le nombre de pas de temps de la simulation. La granularité de l’avancement des voyageurs et véhicules est proportionnelle à ce paramètre.

En retour, le simulateur fournit, pour chaque pas de la simulation, un document XML (xsd fourni) fournit les positions ainsi que les itinéraires de tous les agents (voyageurs, conducteurs et véhicules de transport en commun). Si l’utilisateur le désire, le simulateur peut simuler des fermetures de tronçons routiers et leur impact sur les différents itinéraires.

Logiciel VIRMALAB

Atelier Virtuel de Maintenance

Mots-clés: Aide au diagnostic, Fiabilité, Modélisation Probabiliste, Inférence Bayésienne.

Site Ifsttar de rattachement : Marne-La-Vallée

Contacts :

• Laurent Bouillaut

Description synthétique et contexte de mise en pratique

Outil de modélisation de la loi de vie de composants critique de système ainsi que de la chaîne de diagnostic en vue d'optimiser les politiques de maintenance mise en place par l'exploitation d'infrastructure de transport en commun.

Les enjeux socio-économiques liés aux impératifs de sécurité des hommes, et des matériels, aux exigences de protection de l’environnement et de réduction des nuisances et aux gains de productivité sur des systèmes de plus en plus complexes placent les problèmes de maintenance au centre des préoccupations dans le cadre d’une optimisation des processus industriels. Ainsi, la mesure d’une réalité technique et l’élaboration d’une politique de maintenance, non seulement corrective et préventive mais aussi prévisionnelle (pronostic, diagnostic et surveillance de dégradations), constituent un problème scientifique et technique majeur à résoudre pour l’amélioration des procédés et la prévention des risques. Il en va du domaine des transports comme des autres domaines industriels, et ces sujets y prennent aujourd’hui une importance considérable, tant en raison des gains financiers attendus que des progrès potentiels en termes de qualité de service et de disponibilité. La conséquence la plus marquante de l’évolution actuelle des infrastructures ferroviaires est liée à l’augmentation des contraintes exercées sur les voies (fréquences et vitesses de circulation de plus en plus élevées), à l’accroissement des charges à l’essieu, à la séparation de la gestion des infrastructures et des matériels roulants sur les grandes lignes. De cette évolution ont émergé de nouveaux problèmes de sûreté de fonctionnement (l’un des plus critiques étant la prévention des ruptures de rails), et la recherche de politiques de maintenance optimales est devenue un sujet d’actualité.

Logiciel VOCO

VOitures en COurbe

Contact principal

• Michel Sébès

Autres participants

• Hugues CHOLLET
• Jean-Bernard AYASSE
• Jean-Louis MAUPU

Detailed features of VOCO in english here !

Logiciel de modélisation et de simulation de la dynamique des véhicules ferroviaires

Principales fonctionnalités de VOCO  :

• Interfaces entrées-sorties sous MATLAB
• Choix de modèles multicorps préexistants de véhicules
• Représentation 3D du véhicule, localisation des liaisons entre corps, vérification des paramètres
• Vérification des symétries et liaisons identiques, édition de listing du modèle
• Choix de contacts roue-rail multi-Hertziens ou semi-Hertziens
• Modèles élastiques linéaires, option plasticité simplifiée
• Choix de voies théoriques types, graphes des paramètres, plan de la ligne
• Choix de défauts locaux ou de voies réelles mesurées
• Suivi d’une loi de vitesse, ou vitesse constante, ou roue libre
• Modélisation de véhicules nouveaux
• Modification des modèles existants
• Création de fichiers de contact selon couples rails et roues
• Affectation des couples roue-rail selon essieu, côté droit ou gauche
• Création de voies type théoriques
• Création/superposition de défauts locaux analytiques
• Contrôle des paramètres de simulation : durée, pas de temps, vitesse initiale…
• Simulation temps réel du véhicule sur la voie (écho en fenêtre MATLAB)
• Simulation de scenarii standard (UIC 518, EN 14363)
• Simulation de calage statique
• Simulation de vitesse critique linéaire
• Analyse modale
• Animation 3D des mouvements du véhicule et des forces de contact
• Graphes de résultats : tous paramètres des liaisons entre solides, tous les DDL des solides
• Animation 3D des forces dans les liaisons sélectionnées
• Animation 3D des contraintes de contact
• Graphes de résultats : forces, degrés de liberté, Y/Q, pression, trace de roule…
• Analyse des contraintes de contact sur et dans le rail, critères T Gamma, critère de Dang Van
• Exportation des contraintes vers d’autres modèles ANSYS, STARAIL, format EXCEL.