Fiche individuelle

The opening up of the railway to competition in Europe has been accompanied by many technical challenges never before seen in the railway field. One of these challenges concerns precise energy metering. As European railways have been a monopoly until now, the current systems can only measure the energy consumption of a single operator. In accordance with European law, the installation of an energy meter has been mandatory in new or refurbished rolling stocks since 2014. Nevertheless, these energy meters are still not fully reliable, with misreadings and missing readings being common occurrences. To address the problem of energy metering data reliability, this paper presents a method for validating the reading measurement based on a physical model and validates it in two different case studies. For the issue of energy metering data availability, different estimators are developed, and their performance are shown with the aim of calculating the missing consumptions for both case studies. Finally, the paper suggests how these methods may be implemented in other types of trains.

The opening of the railway use all around Europe carried plenty of technical challenges never seen before in the railway field. An important challenge in energy billing filed, is to precisely do the billing of the consumed energy for each railway company in a reliable way. For that, in ground applications, RTE (the French national transmission system operator, who is in charge of the energy metering in railways by law in France) normally installs two energy-meters to ensure the reliability of the measurements. Nevertheless, in agreement with the European law, the installation of only one energy-meter is mandatory in the new/refurbished rolling stock since 2014. To ensure the correct billing of the railway companies, the data collected by the energy-meters must be validated. In other cases no measure is available due to different technical problems, therefore a system that estimates the energy consumptions of those journeys is necessary. In this paper, a validated data-set is used to reconstruct the amount of energy consumed by trains whose energy-meters data is missing or not valid. The validated data will be the start point for different estimators of the consumed energy by the trains. This dataset is composed by the information collected from the energy-meters (date information and GPS position of the train) and train run data (transit times on fixed points of the line). Different types of estimators for the energy reconstruction are compared with real measurement data from a regional train circulation for a couple of years. Finally, a discussion of the performance of the different estimators will be shown.

A travers différentes directives, l’Union Européenne définit les conditions et modalités de l’ouverture à la concurrence du transport ferroviaire et du marché de l’électricité. Ainsi, les Entreprises Ferroviaires (EF) qui affrètent des trains circulant sur le réseau ferré Français, peuvent s’approvisionner en énergie électrique auprès du fournisseur de leur choix. La juste affectation aux EF, de l’énergie consommée par leur flotte d’engins nécessite des compteurs d’énergie embarqués, communicant vers un système de collecte et de facturation. Face aux enjeux financiers et aux enjeux d’équilibrage du système électrique, RTE et SNCF Réseau doivent garantir une bonne fiabilité du comptage de l’énergie aux EF(s), malgré les dysfonctionnements des compteurs qui ne permettent pas l’exhaustivité des mesures au service d’une consommation effective. Pour répondre à la problématique de la fiabilité des compteurs, des bornes de validation des consommations relevées par les compteurs basés sur des modèles physiques ont été développées. Ces bornes permettent d’augmenter la fiabilité des données de comptage en écartant les mesures aberrantes du point de vue physique. Afin d’améliorer la disponibilité des données de comptage, des estimateurs sont développés dans cette thèse avec comme objectif d’estimer la consommation d’un train pour une circulation donnée, en utilisant une base de données composée par des mesures de compteurs, réalisées sur une ou plusieurs années, validées par les bornes définies précédemment. Les différents estimateurs utilisent en plus diverses sources d’information (temporelles, météo, consommations mesurées dans des sous-stations d’alimentation,…) afin d’améliorer l’estimation de la consommation. Les sources d’information les plus pertinentes sont identifiées, permettant ainsi d’éliminer les sources de bruit. L’impact de l’évolution du réseau ferroviaire vers un smart grid ferroviaire sur la consommation ferroviaire et le comptage de l’énergie est abordé en fin de thèse.