Au cours des dernières décennies, le transport ferroviaire est passé de systèmes mécaniques traditionnels à des plateformes complexes et axées sur les données. Sous l'impulsion d'une urbanisation rapide, de l'augmentation des attentes des passagers, de réglementations de sécurité strictes et d'objectifs ambitieux de décarbonation, les opérateurs ferroviaires accélèrent leur transformation numérique afin d'offrir des services ferroviaires plus sûrs, plus efficaces et plus intelligents.

Cette transition exige bien plus qu'une simple intégration intelligente des logiciels et du matériel ou des réseaux plus rapides. Elle requiert des équipements informatiques de qualité industrielle capables d'assurer un traitement de l'IA à faible latence en périphérie — à bord et dans les centres de contrôle — tout en garantissant une communication train-sol (T2G) sans faille et un fonctionnement fiable même dans les environnements les plus difficiles.

L'essor de l'adoption de l'IA dans les opérations ferroviaires

Les opérateurs ferroviaires d'Europe, d'Amérique du Nord et d'Asie de l'Est intègrent de plus en plus l'IA pour améliorer leur efficacité opérationnelle, la précision de leurs opérations et l'expérience des passagers. Parmi les principales applications, on peut citer :

• Détection d'obstacles ferroviaires : en Europe du Nord, l'intelligence artificielle combinée au LiDAR détecte les objets étrangers sur les voies, qu'il s'agisse d'arbres tombés ou d'animaux sauvages. La reconnaissance d'images en temps réel génère des alertes instantanées, permettant aux systèmes embarqués de prendre des mesures de sécurité proactives.

• Maintenance prédictive : Au Royaume-Uni, des capteurs installés en bordure de voie utilisent l’IA pour surveiller l’état des équipements. En anticipant les pannes potentielles, les opérateurs peuvent planifier la maintenance de manière proactive, minimisant ainsi les temps d’arrêt et garantissant un fonctionnement optimal.

• Optimisation de la ponctualité : Au Japon, des algorithmes d’IA analysent les performances historiques, le flux de passagers et les données de trafic en temps réel afin d’optimiser les horaires des trains. Cet ajustement dynamique réduit les retards et améliore considérablement la précision des horaires.

Du cloud à la périphérie : les défis de l'IA ferroviaire en situation réelle

Avec la migration de l'IA du cloud vers les applications embarquées, les besoins en matériel dépassent la simple puissance de calcul brute. Le déploiement de l'IA sur les trains à grande vitesse exige de combler le fossé entre les environnements de laboratoire contrôlés et le contexte ferroviaire instable.

1. Matériel commercial vs. matériel ferroviaire
   Le matériel d'IA commercial fonctionne généralement dans des centres de données à température contrôlée et bénéficiant d'une alimentation électrique stable. Cependant, les applications ferroviaires sont critiques et privilégient avant tout la fiabilité et la durabilité. Contrairement aux systèmes commerciaux qui tolèrent les interruptions de service, l'IA embarquée doit résister pendant des décennies à des vibrations constantes, à des variations de température extrêmes et à des alimentations électriques instables.

2. Obstacles techniques au déploiement de l'IA
   Le déploiement d'une IA performante dans les environnements ferroviaires implique de surmonter de sérieuses contraintes physiques et environnementales :
   • Contraintes thermiques et de SWaP (taille, poids et consommation) : le traitement de l’IA exige des GPU puissants qui génèrent une chaleur importante. Dans les environnements confinés et poussiéreux des trains, le refroidissement par ventilateur est souvent impraticable. La gestion des charges thermiques dans un boîtier sans ventilateur représente un défi d’ingénierie majeur.
   • Vibrations et chocs importants : les mouvements constants et les impacts soudains lors du freinage ou des virages peuvent desserrer les contacts métalliques ou endommager les disques de stockage traditionnels.
   • Environnements électromagnétiques et électriques complexes : les systèmes de propulsion des trains génèrent des pics de tension importants. Sans isolation et protection électrique robustes, les puces d’IA sensibles courent un risque élevé de défaillance.

Redéfinir l'IA embarquée grâce à une conception “ extrêmement robuste ”

Forte de plus de 25 ans d'expérience dans l'informatique ferroviaire, ADLINK relève ces défis grâce à une stratégie d'intégration logicielle et matérielle globale :

• Ingénierie thermique avancée sans ventilateur : ADLINK intègre avec succès des GPU NVIDIA et des processeurs Intel hautes performances dans des boîtiers sans ventilateur, garantissant un fonctionnement à pleine vitesse même dans des environnements sans flux d'air.

• Conformité aux normes ferroviaires internationales : les produits sont conçus pour répondre aux normes EN 50155, EN 45545 (incendie et fumée) et EN 61373 (vibrations et chocs). L’utilisation de connecteurs M12 robustes garantit une intégrité du signal à toute épreuve, même en cas de fortes vibrations.

• Informatique hétérogène et flexibilité modulaire : en tirant parti des architectures hétérogènes (CPU + GPU) pour les tâches à faible latence et des conceptions modulaires comme CompactPCI, les opérateurs peuvent configurer de manière flexible les systèmes pour répondre aux réglementations régionales ou aux futures mises à niveau (par exemple, 5G ou Wi-Fi 6), garantissant ainsi la maintenance et la compatibilité à long terme.

Plateformes d'IA robustes au service des chemins de fer intelligents

ADLINK propose une gamme complète de modules et de plateformes certifiés pour le secteur ferroviaire afin de répondre aux besoins évolutifs de l'industrie en matière d'IA, étendant les performances du centre de contrôle jusqu'à la périphérie tactique :

AVA-7200 : Plateforme informatique embarquée IA sans ventilateur : Spécialement conçue pour le transport ferroviaire intelligent, l’AVA-7200 intègre des GPU NVIDIA® hautes performances et des processeurs Intel® de 13e génération. Cette plateforme certifiée EN 50155 offre la puissance de calcul nécessaire à la détection d’obstacles par LiDAR et aux alertes de sécurité en temps réel, même à des températures extrêmes. (En savoir plus sur AVA-7200)

AVA-1000 : Passerelle 5G Train-Sol (T2G) : Assurant la liaison essentielle entre le train et la voie, cette passerelle propose des options de processeurs Intel ou ARM évolutives. Compatible 5G/Wi-Fi 6 avec jusqu’à 4 cartes SIM, elle garantit un flux de données ininterrompu pour les communications T2G et les systèmes d’affichage d’informations voyageurs (PIDS). (En savoir plus sur AVA-1000)

Modules CompactPCI et CompactPCI série
La gamme complète de serveurs lames 3U/6U, de modules d'alimentation et de cartes périphériques est conçue pour un fonctionnement dans une large plage de températures (de -40 °C à +85 °C). Leur grande évolutivité et leur conception redondante répondent aux exigences rigoureuses des centres de contrôle ferroviaires. (En savoir plus sur Solution CompactPCI)

Systèmes d'affichage d'informations aux passagers (PIDS)
La série ARD fournit des mises à jour en temps réel sur les stations, les heures d'arrivée et les alertes d'urgence. Développés en partenariat avec AUO pour une technologie d'affichage avancée, ces systèmes conformes à la norme EN 50155 offrent une excellente visibilité, une grande robustesse et un raccordement en série protégé contre les intrusions (indice de protection IP) pour une installation simplifiée. (En savoir plus sur Solution PIDS)

Conclusion

ADLINK demeure un chef de file du secteur ferroviaire intelligent en fournissant des plateformes d'IA embarquées robustes et des solutions de communication qui intègrent l'IA directement dans les applications embarquées. De la détection d'obstacles à la synchronisation des informations voyageurs, ADLINK permet aux opérateurs ferroviaires du monde entier de bâtir un avenir des transports plus intelligent, plus sûr et plus fiable.

Pour plus d'informations, veuillez consulter le site web. Page des solutions ferroviaires ADLINK.