Le rail présente de nombreux avantages par rapport à d'autres moyens de transport mais sa numérisation s'avère aujourd'hui indispensable face à ses technologies obsolètes et aux exigences européennes. Dans ce but, le réseau ferroviaire allemand Deutsche Bahn a créé Digitale Schiene Deutschland (DSD), une société chargée de la numérisation de son réseau. En collaboration avec NVIDIA, elle a commencé à construire un jumeau numérique pour simuler l’exploitation automatique des trains de l'ensemble du réseau allemand. Le réseau ferroviaire de la Deutsche Bahn est le plus grand d'Europe occidentale, il se compose de 5 700 stations et de 33 000 kilomètres de voies. Optimiser ce réseau est d'autant plus important que la position géographique de l'Allemagne en fait un pays de transit. Les projets de la DSD ont débuté en janvier 2020. Ils visent à renouveler la technologie de contrôle et de sécurité d’ici 2035, avec notamment le déploiement du système européen de contrôle des trains (ETCS) etles systèmes d’enclenchement numérique (DSTW). Le déploiement de l'ETCS et du DSTW permet à l'UE de créer un réseau ferroviaire homogène. Il offre ainsi une plus grande fiabilité et une plus grande capacité tout en réduisant les coûts d’exploitation et de maintenance : la construction de voies supplémentaires peut être réduite tout en augmentant le transport par rail. Le pack de démarrage comprend le corridor transeuropéen Scandinavie-Méditerranée, la ligne à grande vitesse Cologne-Rhin/Main et le nœud numérique de Stuttgart, il doit être mis en œuvre d'ici fin 2030.

La création du jumeau numérique du réseau ferroviaire allemand

La deuxième étape du programme de la DSD vise à mettre en place des trains entièrement automatisés se succédant de plus près, contrôlés intelligemment et automatiquement en temps réel, reconnaissant leur environnement et leur position à l’aide de capteurs. Pour atteindre ces objectifs et ainsi améliorer la capacité, la qualité et l’efficacité du réseau tout en réduisant l'empreinte carbone, DSD en a créé le jumeau numérique avec la plateforme NVIDIA Omniverse, basée sur l'USD 3D (Universal Scene Description) de Pixar et la technologie NVIDIA RTX. Grâce à l'USD, la DSD peut connecter et combiner les ensembles de données de conception assistée par ordinateur en un seul modèle virtuel partagé. Ce dernier fonctionne sur NVIDIA OVX, le système informatique pour exécuter des simulations Omniverse, et lui permet d’exploiter la simulation persistante, qui est régulièrement améliorée par les mises à jour du flux de données du monde physique. Les modèles de capteurs d’IA seront formés et optimisés avec une combinaison de données réelles et synthétiques, dont certaines seront générées par le cadre du kit de développement logiciel Omniverse Replicator. Les systèmes pourront ainsi percevoir, planifier et agir qu’ils soient confrontés à des évènements du quotidien ou imprévus. Outre contribuer à l’avenir du système ferroviaire européen et au développement de l’industrie avec cette approche innovante de l'optimisation du réseau, la DSD pourrait ainsi atteindre ses objectifs de doubler le nombre de ses usagers et d'augmenter le trafic de marchandises d’ici 2030, permettre à l'Allemagne d'ouvrir de nouveaux marchés et de s’imposer davantage en tant que leader technologique.

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