Hassene Fridhi, IFSTTAR

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Gauthier Lamothe
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1 Hassene Fridhi, IFSTTAR

2 PLAN Contexte CEM ferroviaire: ERTMS Situation des normes et besoins Projet TREND Modélisation

3 CONTEXTE Carte du plan de déploiement européen. Contexte technique Plus de 2 systèmes nationaux de contrôle automatique de la vitesse des trains sont incompatibles -Perte de temps -Surcoûts -Risque de pannes Processus certification CEM très variable Durée entre 3 mois (Irlande, Allemagne) et 2 mois (République tchèque) Coûts entre 25M (Pologne) et.5m (République Tchèque) Exigences supplémentaires pour la limitation des émissions rayonnées dans certains pays (Autriche, Belgique ) Certains pays (France, Grèce..), l exposition des humains aux champs électromagnétique fait partit dans les considérations CEM. 3

pannes Processus certification CEM très variable Durée entre 3 mois (Irlande, Allemagne) et 2 mois (République tchèque) Coûts entre 25M (Pologne) et.

4 ERTMS ERTMS: European Rail Traffic Management System Harmonised signaling standards throughout Europe 4. km équipés avec ERTMS en 22. Permet aux trains de franchir les frontières internationales en toute sécurité avec un seul système Améliorer la sureté de fonctionnement Assure l interopérabilité entre des équipements de différents constructeurs des systèmes = Réduction du coût des tests Accroitre la compétitivité du système ferroviaire 4

Permet aux trains de franchir les frontières internationales en toute sécurité avec un seul système Améliorer

5 SITUATION DES NORMES Les mesures se font à m de la voie et 3 m de la sous-station Fréquences couvertes : 9 khz GHz Autres normes: EN5238: interactions entre le train et les systèmes de détection EN5388: aspect alimentation EN522: protections des équipements et des personnes Des systèmes sensibles peuvent être situés à des distances inférieures à m de la voie Limitation fréquentielle Ne tiennent pas compte de la CEM des dispositifs de communication Pas méthodes d essais spécifiques en immunité La norme EN 52 n est adaptée aux dispositifs de communication ferroviaire 5

systèmes sensibles peuvent être situés à des distances inférieures à m de la voie Limitation fréquentielle Ne tiennent pas compte de la CEM des

6 TREND PROJECT OBJECTIFS TREND: Test of Rolling Stock Electromagnetic Compatibility for cross-domain interoperability : Objectifs spécifiques du projet TREND Objectif - Modélisation du système ferroviaire et les interférences électromagnétiques affectant les systèmes de communication dans un environnement ferroviaire Objectif 2 Grace à la modélisation, procéder à des études paramétriques qui permettent d identifier les conditions «pire cas» Objectif 3 Définition des protocoles et configurations de test reprenant en partie les conditions «pire cas», et définition des spécifications que doit regrouper le site de test Objectif 4 - Harmonisation des tests de compatibilité électromagnétique en Europe visant à protéger les services de radiodiffusion et les systèmes de communication et de signalisation ferroviaire 6

qui permettent d identifier les conditions «pire cas» Objectif 3 Définition des protocoles et configurations de test reprenant en partie les conditions «pire cas», et définition des spécifications

7 PARTENAIRES TREND: Test of Rolling Stock Electromagnetic Compatibility for cross-domain interoperability Date début://2 Date fin: 3/4/24 Partenaires industriels CEDEX CAF TRAFIKVERKET York EMC Services Ltd Laboratoires de recherche CEIT (coordinateur) LTU IFSTTAR 7

Date fin: 3/4/24 Partenaires industriels CEDEX CAF TRAFIKVERKET

8 TREND PROJECT PLANIFICATION WP : Management WP2: Identification des principales interférences EM dans le système ferroviaire pouvant affecter les systèmes de communication et de signalisation WP3: Evaluation des Tests CEM spécifiés par les normes ferroviaires WP4: Modélisation Electromagnétique du train et de l infrastructure et validation du modèle à partir de campagnes expérimentales WP5: Recherche et définition des conditions «pire cas» représentatives - évaluation du modèle électromagnétique et traitement des données de mesure WP6: Définition des méthodes de mesures pour le contrôle des émissions EM (équipements, antennes..) WP7: Définition des procédures de tests et des conditions opérationnelles WP8: Spécifications du site d essais pour pouvoir reproduire les conditions «pire cas» 8

Recherche et définition des conditions «pire cas» représentatives - évaluation du modèle électromagnétique et traitement des données de mesure WP6: Définition des méthodes de mesures pour le contrôle

9 INTERFERENCES EM CONSIDÉRÉES 9

10 MODÉLISATION BTM model Broadcasting model GSM-R Track circuit model Salon Salon Microwave Microwave RF 23, RF 23, Paris, Paris, /4/23 /4/23

11 DÉTAILS DES TRAVAUX EN LIEN AVEC LE GSM-R GSM-R : Global System for Mobiles-RAILWAYS MHz lien montant (trains -> stations de base) MHz lien descendant (stations de base->trains) 2 khz entre les canaux

montant (trains -> stations de base) 92-925 MHz lien

12 GSM-R : CONFIGURATION DE MESURES 45 cm 5 cm Pantograph axis = position 3 m m 2m3m pantograph 5m m Circle- antenna 5m.5 m 2m GSM-R antennas on the train Mesures sur un train immobile, à l aide d un oscilloscope Création de perturbations transitoires en connectant et déconnectant le pantographe et le disjoncteur Utilisation d un antenne large bande placée sur le coté du train Utilisation d antennes GSM-R sur le train 2

5 m 2m GSM-R antennas on the train Mesures sur un train immobile, à l aide d un oscilloscope Création de

13 GSM-R: RÉSULTATS EXPÉRIMENTAUX x x -6 Signaux de référence pour la définition de la source: Transitoires reçu par l antenne large bande lorsque le pantographe est abaissé x x -6 3

14 GSM-R: MODÈLE DE SIMULATION Position de la source Source «théorique» 3 x 9 Source définie à partir des mesures Figure n C4pos+2m ) V ( e (s) x -8 2 Frequency (Hz) x x -7 4

partir des mesures Figure n C4pos+2m9 2 5.

15 MODÉLISATION GSM-R Signal d excitation Modèle CST Transitoire mesuré par le modèle de l antenne référence Transitoire mesuré à la même position de référence que le Figure n C4pos+2m9 modèle Transitoire de la source reconstitué ) V (.5 IFT Fonction de Transfert H(f) x -7 Sous échantillonnage Nombre de points 5

que le Figure n C4pos+2m9 modèle Transitoire de la source reconstitué ) V (.

16 COMPARAISON SIMULATION-MESURES Source «théorique» 3 x mesures simulation - 2 e (s) x Frequency (Hz) x W=28 points ( Antenna: m from the pantograph y c n e u q e r F ( y c n e u q e r F ( y c n e u q e r F x x x x 9 2 x 9 Δt 24 ns GSM-R frequencies Antenna: 3 m from the pantograph GSM-R Antenna: m from the pantograph transients GSM-R x -7 ) V ( ) V ( ) V ( x 6 m from the pantograph axis x -7 x 6 3 m from the pantograph axis x -7 x 6 m from the pantograph axis Δt 23 ns x -7 2 transients 6

17 CONCLUSIONS La possibilité de modéliser des systèmes complexes avec CST et des problèmes très différents (tailles, fréquences, caractéristiques des signaux sources ) La possibilité de définir une source équivalente au transitoire produit par la perte de contact et ce grâce à la modélisation Mener une analyse paramétrique approfondie, permettant d identifier les facteurs les plus influents sur la transmission de la perturbation au système victime 7

transitoire produit par la perte de contact et ce grâce à la modélisation Mener une analyse paramétrique

18 MERCI POUR VOTRE ATTENTION

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