Fonctionnalité

L’introduction d’horaires cadencés coordonnés a entraîné la possibilité, mais aussi la nécessité, de représenter à la fois les horaires des trains et le réseau de manière géographique. C’est ainsi qu’est né l’horaire réticulaire.

Chaque circulation planifiée (et la circulation correspondante en sens inverse) est représentée sous la forme d’un trait reliant les gares traversées, avec l’indication des minutes de départ et d’arrivée pour chacune de ces gares.

Le caractère répétitif de l’horaire signifie qu’une famille de trains cadencée à l’heure peut être représentée par un seul trait sur le graphique. Les durées de correspondance dans les gares sont visibles d’un seul coup d’oeil, ce qui fournit au planificateur un instrument extrêmement puissant pour améliorer la coordination et les correspondances entre trains.

Viriato fut le premier outil de planification à associer avec succès l’horaire réticulaire, les horaires graphiques et les horaires tableaux, formant ainsi un outil véritablement intégré.

Les horaires graphiques sont le moyen traditionnel de représentation de l’exploitation ferroviaire. Ils restent essentiels pour comprendre les interactions entre les différents trains sur une ligne ou un réseau et permettre aussi une première estimation des besoins probables en matériel roulant pour une ligne.

Un planificateur expérimenté peut juger de la faisabilité d’un horaire et identifier les conflits, tels un espacement insuffisant entre trains successifs ou des circulations incompatibles, simplement en regardant un horaire graphique.

La fonction horaire graphique de Viriato, entièrement configurable, laisse à l’utilisateur le choix de représenter les trains selon ses besoins. Par exemple, des couleurs différentes peuvent être utilisées pour représenter différents types de trains (catégorie de train ou numéro de ligne), tandis que l’épaisseur du trait pourra indiquer le caractère express ou régional d’une circulation.

Grâce à cette flexibilité, le planificateur produit des horaires graphiques faciles à lire, lui permettant d’identifier plus rapidement les améliorations possibles.

L’horaire tableau est la représentation traditionnelle de l’horaire sur une ligne de chemin de fer. Dans cette représentation, type de trains, validité, fréquence et politique d’arrêt peuvent être lus facilement. Combiné à l’utilisation d’autres fonctions, comme par exemple l’horaire graphique, il peut aussi donner accès rapidement aux aspects plus techniques d’un horaire.

Les détails de configuration d’un horaire tableau peuvent fortement dépendre des objectifs de son utilisation. Viriato fournit des possibilités de filtrage et des formats de présentation flexibles afin que les utilisateurs puissent représenter facilement l’information qu’ils souhaitent précisément visualiser.

Viriato inclut aussi une interface qui permet d’analyser ou de mettre en forme les horaires tableaux dans MS Excel.

L’horloge des correspondances représente graphiquement les relations entre les trains circulant dans une gare, de sorte que le planificateur puisse en gérer efficacement les horaires d’arrivée et départ. En optimisant ainsi les correspondances entre les trains, le nombre de liaisons attractives pour les usagers augmente. L’affichage des minutes d’arrivée et départ sur un cadran horaire permet une analyse rapide de la situation dans la gare considérée. L’affichage détaillé permet une réflexion encore plus précise en fonction de la voie attribué en gare pour chaque train.

Pour élaborer un concept, un seul type de jour standard suffit souvent à développer et évaluer des horaires. En revanche, quand la mise en service de l’horaire se rapproche, celui-ci doit être défini de manière plus précise, inclure les horaires du week end, des vacances, ainsi que d’autres adaptations de la trame horaire. Au niveau opérationnel, l’horaire varie de jour en jour, en fonction des changements à court terme tel que l’ajout ou la suppression de trains.

Afin d’intégrer cette souplesse, Viriato est doté d’un modèle de validité spécifique permettant au planificateur d’attribuer la validité choisie à un train donné et même d’affecter différentes validités aux trains d’une famille ou le long de leur parcours.

Au-delà de cette fonctionnalité, il est également possible dans Viriato de définir des modèles de validités qui peuvent être assignés aux différents trains. Naturellement ceux-ci peuvent être modifiés ultérieurement pour les trains souhaités. Viriato génère des descriptions de validité permettant à l’utilisateur de voir en un coup d’œil quand un train circule.

Afin de gérer efficacement les différentes validités des trains dans un même horaire, l’utilisateur peut modifier les jours de circulation de plusieurs trains sélectionnés à l’aide de la fonction « opération par lot ».

L’utilisateur peut choisir, à l’aide de filtres, les trains qui seront affichés dans les documents de sortie en fonction des jours de circulation et des dates sélectionnées.

Pour planifier des horaires exacts, il est nécessaire de connaître précisément le temps de parcours technique (« la marche ») qu’un train peut atteindre. La possibilité de recalculer de manière dynamique le temps de parcours en cours de planification est également essentielle, car elle permet l’affectation d’un autre matériel roulant ou la prise en compte de modifications d’infrastructure, telles les limitations temporaires de vitesse, au fil de la planification horaire. Viriato permet de calculer des marches très précises en tenant compte de nombreux paramètres techniques et opérationnels.

Le calculateur de marche de Viriato utilise l’algorithme développé pour les Chemins de Fer Fédéraux suisses (CFF) et Infrabel. Ce calculateur permet une combinaison illimitée de matériels roulants et de valeurs concernant la traction, la résistance dynamique à l’avancement et les courbes de freinage pour produire des temps de parcours très précis, validés par les CFF dans leur exploitation quotidienne.

Les caractéristiques de l’infrastructure telles que les rampes, pentes, courbes et limitations de vitesse sont introduites pour obtenir une modélisation détaillée.

Le calculateur de marche de Viriato permet à l’utilisateur de définir facilement ses propres types de matériel roulant selon leurs caractéristiques de performances. Complètement intégré au processus de planification, les résultats du calcul de marche de Viriato sont repris instantanément dans les temps de parcours du train.

Le module de roulement du matériel lit les parcours de la base de données Viriato et les combine pour construire les plans de roulement pour un parc de véhicules sur une période donnée (plans de roulement journaliers ou hebdomadaires).

Le module dispose est une interface graphique simple et intuitive, de même qu’un algorithme de génération automatique de plans de roulements qui minimise la taille du parc de matériel roulant nécessaire pour exploiter l’horaire.

• La planification de roulement du matériel est entièrement intégrée à celle de l’horaire. Si les temps de parcours ou les itinéraires sont modifiés, les modifications apparaissent également dans les plans de roulement. L’utilisateur peut définir un niveau de tolérance dans les changements à partir duquel un roulement doit être adapté.
• Les plans de roulement peuvent être créés et gérés dans plusieurs vues différentes de type « Gantt ». La vue compacte comprime une période en une seule journée permettant au planificateur de voir rapidement les activités qui se répètent et celles qui sont plus rares. Une vue déroulée affiche le plan de roulement jour après jour permettant de visualiser ses enchaînements.
• Les fonctions d’automatisation et d’optimisation permettent d’accélérer l’élaboration et l’amélioration des plans de roulement. La fonction d’automatisation permet à l’utilisateur de trouver rapidement un plan de roulement qui fonctionne, ou de compléter un plan inachevé. Une interface avec des outils externes d’optimisation permet de contrôler tous les aspects du plan de roulement de sorte que la solution soit optimale du point de vue des marches à vide, de la maintenance et des règles de gestion spécifiques à l’utilisateur qui doivent être respectés.
• Les associations de roulement peuvent être projetés et édités directement dans un horaire graphique permettant une visualisation claire des enchaînements de matériel des trains.
• Les enchaînements des rames d’une unité multiple sont automatiquement gérés dans Viriato. Ainsi, le module de roulement détermine quand un véhicule a changé de direction et avertit l’utilisateur si un plan de roulement contient des activités planifiées qui ne sont pas possibles parce qu’une rame n’est pas correctement positionnée dans l’unité multiple. La fonction intégrée de contrôle de plausibilité assure que les plans créés par l’utilisateur contiennent des liens pour toutes les périodes prévues par le calendrier.
• Des rapports montrent l’utilisation journalière des rames ainsi que les rames en attente au niveau des noeuds, permettant à l’utilisateur de gérer les périodes de pointe pour le matériel roulant et le remisage.
• Les marches à vide peuvent être créées dans le module de roulement comme une activité. Cela permet à l’utilisateur de voir les effets des marches à vide sur la mobilisation du matériel et de rendre l’horaire plus fiable.
• Les tâches de maintenance peuvent être planifiées dans le module de roulement du matériel, en fonction de règles définies telles que l’intervalle de temps ou la distance à respecter entre les tâches (par exemple une activité de nettoyage toutes les quatre heures, un ravitaillement au moins tous les 1000 km). Les lieux où chaque tâche de maintenance peut être réalisée peuvent également être définis.

Les gares sont au coeur de l’exploitation ferroviaire. Les lignes y convergent, les trains y arrivent et en repartent, les voyageurs montent, descendent ou changent de train, certaines compositions sont amenées au dépôt pour le nettoyage et la maintenance. L’introduction d’horaires cadencés et le développement de noeuds de correspondance impactent l’exploitation et augmentent les enjeux de capacité dans les gares.

La complexité de l’exploitation dans les gares rend nécessaire une planification soignée. C’est pourquoi l’analyse des minutes de départ et d’arrivée, de l’affectation des voies et de leur occupation forme un élément central du processus de planification de l’horaire.

Les questions qui se posent alors sont par exemple les suivantes : Le nombre de voies à quai est-il suffisant pour réaliser le concept d’offre proposé ?

Quelles voies ou aiguillages supplémentaires permettraient d’augmenter l’offre ? Le module de graphique d’occupation des voies de Viriato fournit à l’utilisateur un outil à la fois simple et puissant pour planifier, évaluer et produire des graphiques d’occupation des voies en gare. Le planificateur peut déplacer simplement les trains d’une voie à l’autre avec la souris et vérifier instantanément les circulations en conflit.

Viriato permet à l’utilisateur de créer des plans d’exploitation en gare sans conflits en s’appuyant sur le module optionnel de détection de conflit. Celuici détecte les cas de non-respects des règles d’exploitation définies et les conflits entre les trains qui arrivent et partent des différentes voies en gare.

Un horaire de chemin de fer doit tenir compte de nombreuses contraintes liées notamment à l’infrastructure (espacements entre trains, système de signalisation, etc.), au matériel roulant (performance, type de train, etc.) et aux caractéristiques de l’offre (politique d’arrêts, correspondances, etc.). Si le système ferroviaire est complexe ou s’il est exploité près de ses limites de capacité, ces contraintes doivent être considérées avec d’autant plus d’attention.

Lorsque la complexité est élevée, il peut être difficile de vérifier que l’ensemble des contraintes ont bien été prises en compte et que l’horaire proposé est sans conflit.

Le module de détection des conflits de Viriato identifie et met en évidence les conflits sur l’horaire graphique de manière instantanée. Si l’utilisateur déplace un train sur le graphique avec sa souris les conflits sont automatiquement actualisés.

Viriato produit également un résumé sous forme de tableau des conflits et de leur durée, ce qui permet au planificateur de les résoudre rapidement.

Viriato peut aussi détecter les conflits en gare. L’algorithme de Viriato détecte les conflits de manière rigoureuse et alerte l’utilisateur si l’horaire n’est pas réalisable, un avertissement d’autant plus précieux qu’il intervient tôt dans le processus de planification.

La construction d’horaires est un processus itératif qui doit tenir compte de beaucoup de contraintes et d’objectifs parfois opposés. Les contraintes d’exploitation ont souvent des impacts pour les trajets des voyageurs qui ne sont pas visibles au premier coup d’oeil. Les conséquences d’une modification locale de l’horaire sur l’ensemble du système sont également difficiles à déceler à l’échelle d’un réseau complexe et étendu.

Le module d’analyse des durées de voyage de Viriato permet aux planificateurs d’horaire de comparer les variantes d’horaire et d’analyser la qualité de l’horaire et de l’offre. Dans un premier temps, il identifie toutes les relations utiles pour l’usager sur la base des données d’horaire, des temps de parcours et des temps de correspondance optimaux définis par l’utilisateur. Une fois les relations trouvées, Viriato calcule les caractéristiques principales de l’horaire du point de vue du voyageur et de l’exploitation.

L’affichage des résultats dans Viriato et leur export sous forme de tableurs permettent une évaluation rapide des forces et faiblesses des horaires construits. Un module annexe de Viriato permet également une représentation géographique attrayante des données dans une grande variété de formats graphiques. Les relations proposées par le nouvel horaire peuvent ainsi être aisément mises en valeur et communiquées aux clients du chemin de fer.

La mise en place d’un nouvel horaire ou d’un nouveau service a souvent des répercussions sur les choix de déplacement des passagers. Le module d’analyse des durées de voyage de Viriato permet d’obtenir le temps de parcours pour les itinéraires empruntés par les passagers en incluant le temps des correspondances. Le module d’affectation de la demande va au-delà. Il intègre la demande des passagers avec l’analyse des durées de voyage et permet d’estimer le nombre de passagers voyageant sur chaque train.

L’interaction entre les nouveaux concepts d’offre et leurs impacts en termes de flux des passagers est le résultat d’un processus itératif dans Viriato clairement appréhendable par l’utilisateur, qui perçoit ainsi les effets des modifications d’un service sur la demande.

L’algorithme répartit la demande sur le principe de distribution du courant dans les circuits électriques en parallèle. La demande de chaque couple origine-destination est alors affectée simultanément dans les trains selon la « conductivité » relative de chaque relation, c’est-à-dire leur attractivité évaluée en fonction du temps de parcours et du nombre de correspondances nécessaires.

Viriato calcule méthodiquement ou considère explicitement les courbes de distribution journalières contenant les fractions d’usagers voulant voyager heure par heure entre deux gares. Ces distributions permettent la modélisation des heures de pointe et des flux pendulaires vers et depuis les centres urbains.

Dans le cadre du processus itératif de production d’horaires, l’évaluation des scénarios horaires joue un rôle important. La robustesse d’un horaire est un aspect particulièrement difficile à évaluer. Lorsqu’il s’agit d’un grand réseau, établir un lien de cause à effet d’un élément d’infrastructure ou d’un changement horaire sur la robustesse de l’ensemble du système est une tâche particulièrement difficile même pour un planificateur expérimenté.

L’analyse de la robustesse permet d’évaluer la stabilité d’un horaire et de la comparer à celle d’autres variantes horaires. L’utilisateur introduit des scénarios de perturbations contenant une palette d’incidents prédéfinis pour lesquels il souhaite mettre l’horaire à l’épreuve. Viriato analyse alors les propagations des retards en tenant compte des données d’infrastructure jusqu’à l’absorption totale des perturbations. Une fois le calcul réalisé, Viriato produit des statistiques et l’horaire perturbé peut être sauvegardé comme un nouveau scénario horaire.

Le résultat de la propagation des retards peut être analysé en utilisant Viriato et comporte des statistiques telles que le temps nécessaire à l’absorption du retard par l’horaire et le total de minutes de retard dues aux perturbations. Ces statistiques peuvent être exportées et utilisées pour des analyses plus détaillées et pour la présentation des résultats. Il est ainsi possible de mesurer la robustesse de nouveaux horaires et d’en communiquer aisément les résultats.

Parallèlement à la gestion de la capacité et du trafic, le développement, le renouvellement et la maintenance du réseau sont des activités importantes du gestionnaire d’infrastructure. Sans celles-ci, la continuité et l’extension des services sont mises en péril et l’état du réseau se dégrade.

Même si les gestionnaires d’infrastructure s’efforcent de minimiser les conséquences des travaux sur les activités de leurs clients, certains impacts sur les circulations sont difficiles à éviter et mènent à des adaptions au plan de transport de base.

Le module « Travaux » permet la création de restrictions de capacité telles que fermetures de voies de ligne ou de gare et limitations temporaires de vitesse. Ces restrictions peuvent être regroupées en scénarios permettant ainsi aux utilisateurs d’analyser l’impact global d’un plan de travaux ou, à l’aide de filtres, de se focaliser sur une partie des mesures seulement.

Les restrictions de capacité peuvent être affichées dans les vues graphiques de Viriato. L’utilisateur peut ainsi rapidement identifier les trains planifiés en interaction avec les voies de ligne ou de gare affectées par les travaux pour des jours spécifiques. Un rapport listant les conflits entre sillons et travaux est aussi disponible. Il indique pour chaque conflit les jours et heures d’occurrence ainsi que les objets en conflit. L’utilisateur est ainsi guidé dans les actions nécessaires à l’adaptation des circulations ou des travaux.

Afin d’avoir une vue stratégique sur un plan de travaux, Il est possible d’exporter le calendrier des restrictions pour une période horaire donnée. Cette vue calendaire synthétise l’ensemble des restrictions présentes sur les sections du réseau selon une typologie simplifiée : fermeture complète ou partielle, fermeture en ligne, en gare ou combinée, fermeture de jour, de nuit ou continue, etc. Elle permet une identification rapide des liens entre les restrictions, de leur impact conjoint sur l’horaire et de la disponibilité d’itinéraires alternatifs.

De nombreuses étapes doivent être franchies entre les premières ébauches de concepts d’offre et le concept d’horaires opérationnel. Les délais peuvent même être très longs. Trouver l’horaire qui offre le meilleur équilibre entre les besoins de l’exploitation et les contraintes économiques nécessite de nombreuses itérations.

La flexibilité de Viriato lui permet d’assister le planificateur à toutes les étapes du processus de développement. Malgré cela, l’échange de données est inévitable durant le processus, les données d’horaire devant être utilisées soit en parallèle, soit successivement par plusieurs systèmes. Dans le processus d’échange de données, l’essentiel est d’assurer un transfert efficace de celle-ci, sans ressaisies, toujours lentes et sources d’erreur. Le défi consiste à relier différentes applications entre elles par des interfaces intelligentes et standardisées.

L’initiative RailML (www.railml.org) a été créée afin d’améliorer les processus d’échange de données entre applications informatiques ferroviaires en définissant des standards communs. Son objectif est de permettre de relier différentes applications à travers la création d’interfaces entre les services de planification des horaires et l’exploitation du chemin de fer, notamment par la définition de plateformes standardisées basées sur le format XML. SMA et associés SA a été un des membres fondateurs de l’initiative RailML et participe toujours activement à son développement.