Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Le crissement est un bruit strident fréquemment produit par les systèmes de freinage de tous les types de modes de transport (automobile, aéronautique, ferroviaire,…). Dans le domaine ferroviaire, les niveaux acoustiques liés au crissement peuvent dépasser les 110 dB à un mètre du bord du quai. Ceci constitue non seulement un inconfort, mais aussi un risque pour la santé des clients et du personnel en gare. De précédents travaux ont identifié les garnitures de frein comme levier potentiel pour diminuer le crissement. Le projet AcouFren, mené par la SNCF, vise à développer des outils d’aide à la conception et à la spécification de garnitures de frein ferroviaire peu crissantes. Cette thèse s’inscrit dans ce projet et propose une étude numérique et expérimentale du crissement des freins à disque ferroviaires et plus particulièrement de TGV. Elle comporte une partie expérimentale et des développements numériques visant à obtenir des simulations numériques fiables et rapides du crissement. L’étude expérimentale permet de montrer la richesse des phénomènes de crissement pouvant survenir lors d’un freinage et de montrer les écarts et les ressemblances qu’il peut y avoir entre un freinage d’arrêt et un freinage de maintien. À partir de ces constats, les attentes vis-à-vis de la modélisation numérique proposée sont données : il s’agit de pouvoir reproduire les phénomènes présents dans les freinages de maintien. Afin d’estimer les niveaux vibratoires, le choix d’une simulation temporelle non-linéaire transitoire et stationnaire est fait. Une fois la modélisation numérique choisie, une méthode de résolution fondée sur un lagrangien augmenté est mise en œuvre. Des paramètres de la méthode optimisés sont proposés et permettent de réduire significativement les coûts de calcul. Le temps nécessaire à des simulations de dynamique non-linéaire transitoire reste toutefois prohibitif sans réduction. Une proposition de réduction de Ritz utilisant les modes complexes du système est proposée. Cette approche est testée sur un modèle académique simple afin de pouvoir quantifier l’effet d’une réduction sur un modèle nonlinéaire déstabilisé par le frottement. Si la réduction est possible, de nombreux phénomènes qu’elle induit sont mis en évidence. Les seules bases de réduction permettant une reproduction fidèle du comportement dynamique non- linéaire transitoire et stationnaire du système sont celles comportant l’ensemble des modes complexes dans une gamme de fréquence ainsi que les modes statiques d’interface. Enfin, la stratégie numérique complète est testée sur un modèle simplifié de frein TGV. La méthode de réduction proposée permet de gagner un facteur 6 en temps de calcul par rapport au modèle non réduit. La confrontation à l’expérience montre un accord satisfaisant avec la simulation : les fréquences émergentes et les niveaux vibratoires sont correctement approchés. / Squeal is a shrill noise, frequently produced by brakes of cars, planes, trains and others vehicules, which is often a source of great discomfort. For railway brakes, acoustic levels at 1 m from the train can exceed 110 dB, which is not only unpleasant but also induces a health risk for customers and staff in the station. Previous studies suggested that squeal might be reduced by modifying the brake linings. The AcouFren project, lead by the French railway society SNCF, aims to develop tools for designing and specifying low-squeal brake linings. This thesis, part of this project, develops a numerical and experimental study of railway disc brake squeal, particularly for the french high-speed train (TGV) brakes. The experimental study shows the complexity of squeal-related phenomena that can occur during braking, and the variations and the similarities between breaking to a full stop and steady braking. Starting from these observations, expectations with regard to the numerical model are stated: it should be able to reproduce the phenomena of the steady braking. In order to estimate the vibration levels, transient and stationary non-linear dynamics simulations are performed. Once the numerical modelling has been chosen, a solver based on the augmented Lagrangian method is developed. An optimization of the parameters of the method is proposed, which allows significant reduction in computational cost. However, the simulations remain heavily time consuming. This is why a reduction strategy based on the Ritz method and using the complex modes of the system is proposed. The proposed approach is tested on a simple academic model. This allows quantifying the effects of a reduction on a non-linear model destabilized by friction. It is shown that many disturbance phenomena may occur due to the reduction. The only bases of reduction allowing a correct reproduction of the transient and stationary non-linear dynamics of the system are those including all the complex modes in a frequency band as well as the static interface modes. Lastly, the complete numerical strategy is tested on a simplified model of a TGV brake. Compared to the full model, the proposed reduction method reduces the computational cost by a factor of 6. Comparison between simulation and experiment show that both frequencies and vibration levels are predicted with reasonable agreement.

Les marges de progression pour le système ferroviaire français et européen restent nombreuses tant du point de vue de la gouvernance que de la compétitivité. C’est la conclusion à laquelle tend ce travail. Les résultats du consortium de recherche Enerdata-LET (2014) montrent que dans le respect du facteur 4 à horizon 2050, le report de la demande en transport vers le ferroviaire pourrait être massif. Face à cela, la situation de la LGV Paris-Lyon, déjà à la limite de la saturation, interroge sur la capacité du système à accueillir de nouveaux trafics. Deux écoles s’affrontent sur cette question. D’un côté, les tenants du SNIT proposent un quasi doublement du réseau LGV pour répondre aux futurs besoins tandis que la commission « Mobilité 21 » privilégie la recherche de rendements croissants à partir de l’existant. Sans prétendre résoudre le débat, ce travail tente d’apporter des éléments de compréhension sur l’interaction entre demande et offre dans le ferroviaire.L’étude de la concordance entre augmentation de la demande et offre ferroviaire nous mène à poser la question de la performance. Elle sous-entend d’être en premier lieu capable de définir la capacité d’une infrastructure ferroviaire. En second lieu, la mise en évidence de limites conduit à interroger le phénomène de saturation ou congestion. Enfin, interroger la notion de saturation mène inévitablement à mettre en perspective la relativité des limites et à poser la question de leur dépassement.L’objectif de cette recherche est d’appliquer cette problématique au système ferroviaire en tenant compte de ses spécificités. On tient compte de sa constitution en tant qu’industrie de réseau et de monopole naturel dans le cas de l’infrastructure (gestionnaire d’infrastructure). Sans prétendre trancher le débat sur le mode de gouvernance, on considère que cette particularité peut influencer le comportement des acteurs et indirectement la performance du système. On considère également l’évolution législative du système au niveau européen. On ne peut aborder la question de la performance sans resituer le secteur dans son contexte juridique. Enfin, l’essentiel de l’analyse repose sur l’étude de la saturation de la LGV Paris-Lyon. On considère cette LGV représentative de la performance souhaitée pour le réseau ferroviaire français. Elle concentre à la fois les défis techniques et économiques de la capacité qui constituent le cœur de notre réflexion sur la performance, ses conditions et les marges de progression du réseau français. / There is still much progress to make concerning the French and the European railway networks, both from governance and competitiveness standpoints. This is the conclusion this work lead to. The results from the Enerdata-LET research consortium (2014) illustrate that, considering factor 4 for horizon 2050, the modal shift of demand in transport towards railway could be massive. Regarding this, the situation of Paris-Lyon high-speed line, already up to its saturation level, addresses the issue of the capacity a system possesses to bear new traffics. Two schools oppose there. On one side, the supporters of the SNIT suggest a quasi-doubling of the high-speed railway network, in order to cope with futures needs, whereas on the other side, the “Mobilité 21” commission gives priority to the search of increasing returns from the existing infrastructure. Without claiming to solve the issue, this work attempts to bring up comprehension elements on the interaction between demand and offer in the railway sector.Studying the accordance between an increase in railway demand and offer leads us to question performance. It means being able to define capacity of the railway infrastructure, first. But it also means questioning its limits, which addresses the phenomenon of saturation, also called congestion. Eventually, this all inevitably leads to put into perspective the relativeness of these limits and to question the ways to overcome them. The objective of this research is to apply this issue to the railway system, accounting its specificities. We consider its constitution as a network industry and as a natural monopoly, when considering the infrastructure (infrastructure manager). Without pretending to conclude the debate on governance, we consider that this particularity might influence actors and, thus, performance. We also consider the legal framework at the European scale. One can’t question performance without framing the railway sector within its legal context. Then, the main purpose of the analysis stands in the study of saturation of the Paris-Lyon high-speed line. We consider the line as representative of the expected performance level of the whole French railway network. It challenges both technical and economic capacities that are in the core of our rationale on performance, its requirements and the opportunities of the French network.

La traction ferroviaire est apparue au XIXème siècle. Son développement est dû au fait qu’elle permet le déploiement de modes de transports de masses, économiques, fiables et sécurisés. Il a été rendu possible par la mise en œuvre de moyens techniques et humains considérables qui doivent perdurer pour assurer son bon fonctionnement. Nous aurions tort de penser qu’il est aisé de faire circuler des trains à grandes vitesses à 3 minutes d’intervalle pour assurer le meilleur service possible tout en garantissant la sureté des voyageurs par exemple. Ceci rend la problématique ferroviaire particulière, et intéressante, car elle se situe à l’interface de différents métiers qui doivent tous être coordonnés.La difficulté d’évaluation des situations ferroviaires a mené au développement d’outils de simulation spécifiques dont il est aujourd’hui impossible de se priver pour entretenir, modifier ou étendre le réseau. Ces travaux se focalisent ainsi sur les outils d’aide au dimensionnement des installations de tractions électrique. Ces dernières constituent le cœur même du système puisque c’est à travers elles que le réseau s’alimente en énergie. Le coût énergétique a toujours été au centre des préoccupations et est à nouveau la raison profonde qui motive ces travaux. En effet, si le réseau n’a jamais cessé d’évoluer avec l’émergence de nouvelles technologies visant à diminuer le coût énergétique, la tendance va aujourd’hui en s’accélérant pour chercher et développer de nouveaux de dispositifs ou mode d’exploitation autorisant des économies substantielles. Se posent alors les problématiques liées à la recherche de telles solutions et à leur déploiement. Les considérations techniques liées à leur intégration au sein du réseau, leur intérêt économique, … doivent être étudié selon des modèles assurant un bon degré de précision. Les outils de simulation doivent donc être en mesure de lier au sein d’une même modélisation, d’un même environnement informatique, des problématiques connexes comme le déplacement des trains sur le réseau et le fonctionnement du réseau d’installations électriques (tels les simulateurs existants) et également considérer des modèles spécifiques permettant l’étude de nouvelles solutions (tel les smart grid, l’élaboration d’un trafic coordonnée optimal du point de vue énergétique …). Nous présentons alors le sujet de cette thèse qui traite de la conception d’un simulateur évolutif dont le modèle est élaboré pour prendre en compte les technologies futures et donc être un système ouvert.Nous avons deux objectifs majeurs. D’une part nous devons être en mesure de réaliser un modèle de réseau électrique ferroviaire qui assure le même degré de finesse du réseau que les modèles déjà en place. Vu les enjeux liés à la qualification des résultats nous nous imposons de réutiliser les modèles existant au maximum. Ceci met bien sur des contraintes supplémentaires de réalisation. D’autre part l’architecture que nous proposons (et le modèle informatique de cette architecture) doit pouvoir évoluer facilement. Afin de pouvoir garantir ces objectifs nous devons dissocier clairement les modèles physiques des problèmes liés à l’architecture logicielle elle-même Nous cherchons donc à proposer un environnement selon une approche originale qui s’inscrit dans une démarche d’ingénierie dirigée par les modèles. / The rail traction appeared in the nineteenth century. Its development is due to the fact that it allows the deployment of mass transport modes, economic, reliable and secure. It was made possible by the implementation of considerable resources - technical and human - that have to perdure in order to ensure proper railway network operation. It would be wrong to think that it is easy to circulate to high speed trains to 3 minutes apart to ensure the best possible service while ensuring the safety of passengers. This makes the railway problematic special and interesting because it lies at the interface of different trades which must be coordinated.The difficulty of assessing situations rail led to the development of specific simulation tools. Now they can't be ignore to maintain, modify or expand the network. Therefore this work will focus on simulation tools that aid to the design of railway power supply installations. These are the very heart of the system since they provides the power through the system. The energy cost has always been a central concern and it is again the underlying reason that motivates this work. Indeed, if the network has continued to evolve with the emergence of new technologies to reduce the energy cost, the trend is accelerating today to seek and develop new devices or operating mode that allow substantial savings. This raises issues related to the search for such solutions and their deployment. The technical considerations related to their integration within the network, their economic interest ... shall be considered as models ensuring a good degree of accuracy. Simulation tools must be able to link in a same model - the same computing environment - related problems such as movement of trains on the network and the operation of the network power supply installations (such existing simulators) and also consider specific models for the study of new solutions (such as the smart grid, the development of an optimal coordinated traffic ...). Then we present this thesis which deals with the design of an evolutionary simulator whose the model is developed to accommodate future technologies and thus must be an open system.We have two major objectives. On the one hand we have to be able to realize a railway simulator that provides the same degree of finesse that models already in place. Given the issues qualifying results we impose reuse existing models to the maximum. This puts additional stress on designing the simulator. On the other hand the architecture we propose (and the computer model of this architecture) must evolve easily. In order to ensure these objectives we must clearly separate the physical models of problems related to software architecture itself. Therefore we offer an environment using an original approach that fits the approach of model driven architecture.

A partir de la définition d'un paradigme espaces - processus énonçant que tout système peut se définir comme une combinaison espaces - processus, les espaces contenant toutes les conditions et moyens nécessaires à l'achèvement du processus, le travail proposé définit une approche modélisatrice permettant de conserver une démarche purement systémique depuis l'identification des concepts du système jusqu'au modèle de représentation. Ce paradigme exprimant simplement qu'un système peut être vu à travers le comportement des différentes propriétés des entités intervenantes, le mémoire va proposer une représentation unifiée de la propriété permettant la manipulation conceptuelle et sémantique. Une forme de représentation des comportements des propriétés sera ensuite proposée. Cette représentation sera définie à partir de l'expression d'un comportement sous forme d'expressions rationnelles; ces expressions étant elles-mêmes des suites de symboles représentatives des propriétés du système observé. Le mémoire montrera comment la forme de représentation proposée permet de retranscrire et d'exploiter simplement les comportements observés ou observables. Le mémoire montrera comment manipuler ces éléments et quelles propriétés s'en dégagent. En particulier, le premier objectif de ce travail est une application à la maîtrise des risques systèmes, on exploitera donc le modèle dans la recherche et l'identification de situations dangereuses mais aussi pour la capacité d'évaluation des critères d'occurrence par un transfert de l'espace de propriétés vers un espace de probabilités.

Le mardi 17 juin 2014, le Secrétaire d’État chargé des transports, de la mer et de la pêche Fréderic Cuvillier déclarait en ouverture des débats devant entériner une grande réforme du secteur ferroviaire français : « Alors que la SNCF célébrait ses 75 ans d’existence [en octobre 2012], le constat que nous faisions était celui d’un système ferroviaire en crise, tant dans le fonctionnement entre SNCF et RFF qu’en termes financiers, constat aussi fait par nos concitoyens. J’annonçais alors la nécessité d’une vaste réforme du système ferroviaire lui redonnant du souffle, de la clarté et de l’efficacité. (…) Aujourd’hui, la représentation nationale est saisie de ce projet. Je souhaite que ce débat (….) nous permette de dessiner un projet ambitieux pour notre pays et ses territoires. Ambitieux, parce qu’il exige de la nation qu’elle s’empare de l’enjeu ferroviaire, qu’elle se réapproprie les enjeux d’aménagement du territoire, de cohésion sociale et de développement économique et industriel. C’est aussi cela notre patrimoine ferroviaire national. ». Nous pouvons tirer deux enseignements de cette déclaration. Premièrement, le Secrétaire des transports fait le constat de dysfonctionnements graves, de « crise » du secteur ferroviaire. Deuxièmement, il considère légitime que l’État intervienne de manière forte dans ce secteur afin d’en améliorer le fonctionnement. Cette double constatation conduit naturellement à s’interroger sur la nature et les causes des dysfonctionnements du secteur, qui comme nous le verrons, sont de nature économique et technique. D’où viennent ces dysfonctionnements ? Pourquoi les diverses interventions de l’État et des collectivités, très fortes dans ce secteur, n’ont­-elles pas réussi jusqu’à aujourd’hui à en rétablir le bon fonctionnement ? Le présent travail de thèse n’a pas l’ambition de répondre de manière exhaustive à ces interrogations. Il cherche néanmoins à donner quelques éléments de réponse à celles­-ci en se concentrant sur une problématique plus restreinte ; il s’interroge sur le lien entre le fonctionnement technique d’un secteur et la nature des réformes qu’il est nécessaire de mettre en place pour ledit secteur. Pour reformuler cette problématique dans notre contexte (c’est­-à-­dire le secteur ferroviaire français, en particulier pour le transport de passagers) : le secteur ferroviaire présente­-t'­il des particularités techniques qui doivent conduire à adapter le schéma de réforme mis en place pour celui­-ci ? Une fois notre problématique posée, il nous faut à présent introduire notre cadre conceptuel. / No English summary available.

Ce travail s’intéresse au phénomène de colmatage créé par la précipitation de la calcite dans les dispositifs des systèmes de drainage du réseau ferroviaire en particulier des lignes à grande vitesse (LGV). En effet, le colmatage de ces drains peut indirectement affecter la tenue géométrique de la voie. Maintenir les équipements hydrauliques dans leur état de fonctionnement optimal est un enjeu fort pour SNCF Réseau. L’objectif de cette recherche est de déterminer les processus et causes de l’entartrage et sa cinétique, en intégrant l’environnement naturel (géologie) et ferroviaire (matériaux anthropiques) ainsi que les types de dispositifs de drainage. La finalité de cette recherche est un double enjeu industriel: préventif et curatif. Les dysfonctionnements de ces dispositifs que ce soit en pleine voie ou en tunnel entrainent en effet une présence d’eau dans les structures d’assise des voies ferrées pouvant provoquer une dégradation de leurs caractéristiques mécaniques, et à terme induire des défauts de nivellement de rail pouvant mener à des impacts sur les circulations. L’obstruction des dispositifs de drainage par des dépôts carbonatés précipités est une cause majeure de réduction de la fonctionnalité de ces dispositifs sur le RFN : 546,8 km de linéaire de LGV (LN1 à LN6) sont potentiellement sous cet impact. Sur certaines lignes, cet impact est important. Par exemple, on a estimé que sur 78 km (LN2) de linéaire de LGV drainée par un collecteur drainant (CD), que le colmatage des CD lié à la précipitation de dépôts carbonatés pouvait représenter jusqu’à 80 % des cas de dysfonctionnement de drainage. Les techniques actuelles utilisées sont l’hydrocurage ou le marteau piqueur pour les dépôts très durcis mais tous les deux de faible rentabilité au vu du linéaire potentiellement colmaté. Afin de proposer des solutions innovantes de conception ou de traitement adaptées, l’étude des mécanismes en jeu a fait l’objet d’une campagne de mesures de plus de deux ans sur un site pilote de LGV (Chauconin, 77) instrumenté à cet effet permettant l’analyse des paramètres physico-chimiques de l’eau drainée ainsi que celle des dépôts précipités dans leur contexte géologique, géotechnique et hydrométéorologique. Cette approche a été complétée par l’étude de 8 sites complémentaires choisis en pleine voie et en tunnels à l’échelle de RFN et présentant une diversité de contextes environnementaux et ferroviaires. Le modèle hydrogéochimique développé ensuite sur cette base offre la possibilité de reproduire les processus observés sur le site de Chauconin: processus physique (Pluie-Débit) et processus physico-chimique (Modèle Transfert-Réaction), et de quantifier les quantités de dépôts prévisibles à terme dans les dispositifs. Ce modèle conceptuel est basé sur un modèle hydrologique empirique de deux réservoir de terrain en couplant les processus transport et réaction (dissolution – précipitation). Les premières analyses d’eau et de matériaux encaissants sur le site de Chauconin montrent que, en absence d’une nappe drainée, celle-ci est riche en calcium et sulfates. L’analyse fine des matériaux montre qu’une partie des matériaux rapportés utilisés dans la fondation de la plateforme ferroviaire contient du gypse dont la dissolution par l’eau d’infiltration pourrait expliquer la composition de l’eau du drainage. Les eaux sur les sites supplémentaires que soit avec une présence de nappe permanent ou temporelle, sont essentiellement calcium carbonate. La composition de ces eaux est cohérente avec la géologie calcaire. Le modèle développé peut être extensible à d’autres sites ferroviaires comme tunnels. A ce stade de notre travail de recherche, nous proposons donc un outil d’aide à la décision à double objectif : diagnostic du risque de précipitation de calcite et justification du choix des typologies de solutions techniques préventives ou curatives / This thesis focuses on the clogging phenomenon linked to the precipitation of calcite in high-speed line drainage systems (HSL). Indeed, the clogging of these drains can affect the geometric behavior of the track. Maintaining hydraulic devices in its optimal operating condition is a major challenge for SNCF Réseau. The objective of this research is to determine the processes and causes of calcite formation and its kinetics, by integrating the natural environment (geology) and railway context (anthropogenic materials) as well as the types of drainage devices. The purpose of this research has double industrial goals: preventive and curative. The dysfunction of the devices of the HSL drainage systems, whether along the track or in the tunnel, cause the presence of water in the foundation of the tracks, which can lead to a degradation of their mechanical characteristics, and in the long term induce rail levelling that can lead to impacts on traffic. The clogging of drainage devices by precipitated carbonate deposits is a major cause of reducing the functionality of these devices on the French Railway Networks (RFN): 546.8 km of HSL (Line 1 to 6) are potentially under this impact. In some ways, this impact is essential. For example, it has been estimated that over 78 km (HSL 2) of HSL equipped with draining collector, that the clogging of the devices related to the precipitation of carbonate deposits could represent up to 80% of cases of drainage dysfunction. The curent techniques used are the hydrocuring or the jackhammer for very hardened deposits but both of low profitability in view of the potentially clogged kilometers. In order to propose innovative design or treatment solutions adapted to the different site contexts, the study of the mechanisms involved was the subject of a site monitoring lasting more than two years at a HSL pilot site (Chauconin, 77) instrumented for this purpose allowing the analysis of the physico-chemical parameters of the drained water as well as that of precipitated deposits in their geological, geotechnical and hydrometeorological context. This approach was complemented by the study of 8 other complementary sites selected in full-scale of RFN including tunnels under variant geology as well as covering all existing drainage devices in the railway infrastructure.The hydrogeochemical model developed on this basis offers the possibility of reproducing the processes observed on the Chauconin site: the physical process (Rain-Flow) and the physicochemical process (Transfer-Reaction Model) according to their context in order to quantify predictably the deposits in the drainages devices. This conceptual model is based on an empirical hydrology model of two ground reservoir by coupling the processes of transfer and reaction (dissolution - precipitation). The first analysis of water and surrounding materials on the Chauconin site show that, in the absence of a drained aquifer, this drained water is rich in calcium and sulphates. The detailed analysis of the materials shows that some of the reported materials used in the foundation of the railway platform contain gypsum whose dissolution by infiltration water could explain the composition of the drained water. The waters on the additional sites with a presence of permanent or temporal aquifer are essentially calcium carbonate. These drained waters are consistent with their calcareous or Gypsums geology.The developed conceptual model could be expanded to other railway sites as tunnel. At this stage of our research work, we propose a conceptual decision-making tool with two objectives: diagnosis the calcite precipitation and justification of the choice of typologies of solutions

L’ouverture à la concurrence du transport de fret ferroviaire en Europe entraîne des évolutions de structures significatives. La SNCF - opérateur historique – doit engager une mutation sans précédent. De nouveaux opérateurs s’implantent en France et doivent recruter et former du personnel. Dans un premier temps, le fonctionnement de ces nouveaux acteurs s’effectue principalement grâce à du personnel retraité de la SNCF. On assiste également à la création d’Opérateurs Ferroviaires de Proximité (OFP). Ces entités, généralement de petite taille, viennent compléter le travail effectué par les entreprises ferroviaires sur des dessertes terminales. Les OFP ont également besoin de compétences ferroviaires. Notre recherche porte donc sur les moyens nécessaires pour construire des compétences ferroviaires dans le respect des principes de sécurité et en intégrant le fonctionnement spécifique des structures OFP. La création d’une structure virtuelle peut contribuer à l’identification et la construction de compétences ferroviaires. / The opening to compétition of rail freight in Europe leads to significant changes in structures. The SNCF, incumbent, must commit unprecedented change. New operators setting up in France and need to recruit and train staff. At first, these new operators mainly use SNCF retired staff. Furthermore, Short Lines establishing are observed. These entities, generally small, complement the work of railway undertakings for the last kilometres. Short Lines also need skills rail. Our research focuses on necessary means to acquire skills rail in accordance with safety principles and by working according to Short Lines specific operating. Virtual structure creation can help skills rail identification and définition.

En zone dense, la croissance actuelle du trafic sur les lignes ferroviaires suburbaines conduit les exploitants à déployer des systèmes de contrôle-commande avancés des trains, tels que les systèmes dits « CBTC » (Communication Based Train Control) jusque-là réservés aux systèmes de métro. Les systèmes CBTC mettent en œuvre un pilotage automatique des trains et permettent une amélioration significative des performances. Par ailleurs, ils peuvent inclure un module de supervision de la ligne en charge de réguler la marche des trains en cas d’aléa, améliorant ainsi la robustesse du trafic. Face au problème de régulation, la recherche opérationnelle a produit un certain nombre de méthodes permettant de répondre efficacement aux perturbations, d’une part dans le secteur métro et d’autre part dans le secteur ferroviaire lourd. En tirant profit de l’état de l’art et des avancées faites dans les deux secteurs, les travaux présentés dans ce manuscrit cherchent à contribuer à l’adaptation des fonctions de régulation des systèmes CBTC pour l’exploitation de lignes ferroviaires suburbaines. L’approche du problème débute par la construction de l’architecture fonctionnelle d’un module de supervision pour un système CBTC standard. Nous proposons ensuite une méthode de régulation basée sur une stratégie de commande prédictive et sur une optimisation multi-objectif des consignes des trains automatiques. Afin d’être en mesure d’évaluer précisément les performances d’une ligne ferroviaire suburbaine équipée d’un automatisme CBTC, il est nécessaire de s’équiper d’un outil de simulation microscopique adapté. Nous présentons dans ce manuscrit l’outil SNCF nommé SIMONE qui permet une simulation réaliste du point de vue fonctionnel et dynamique d’un système ferroviaire incluant un système CBTC. Les objectifs des travaux de thèse nous ont naturellement conduits à prendre part, avec l’équipe SNCF, à la spécification, à la conception et à l’implémentation de cet outil. Finalement, grâce à l’outil SIMONE, nous avons pu tester la méthode de régulation proposée sur des scénarios impliquant des perturbations. Afin d’évaluer la qualité des solutions, la méthode multi-objectif proposée a été comparée à une méthode de régulation individuelle basée sur une heuristique simple. La méthode de régulation multi-objectif propose de bonnes solutions au problème, dans la majorité des cas plus satisfaisantes que celles proposées par la régulation individuelle, et avec un temps de calcul jugé acceptable. Le manuscrit se termine par des perspectives de recherche intéressantes. / In high-density area, the demand for railway transportation is continuously increasing. Operating companies turn to new intelligent signaling and control systems, such as Communication Based Train Control (CBTC) systems previously deployed on underground systems only. CBTC systems operate trains in automatic pilot and lead to increase the line capacity without expensive modification of infrastructures. They can also include a supervision module in charge of adapting train behavior according to operating objectives and to disturbances, increasing line robustness. In the literature of real-time traffic management, various methods have been proposed to supervise and reschedule trains, on the one hand for underground systems, on the other hand for railway systems. Making the most of the state-of-the-art in both fields, the presented work intend to contribute to the design of supervision and rescheduling functions of CBTC systems operating suburban railway systems. Our approach starts by designing a supervision module for a standard CBTC system. Then, we propose a rescheduling method based on a model predictive control approach and a multi-objective optimization of automatic train commands. In order to evaluate the performances of a railway system, it is necessary to use a microscopic simulation tool including a CBTC model. In this thesis, we present the tool developed by SNCF and named SIMONE. It allows realistic simulation of a railway system and a CBTC system, in terms of functional architecture and dynamics. The presented work has been directly involved in the design and implementation of the tool. Eventually, the proposed rescheduling method was tested with the tool SIMONE on disturbed scenarios. The proposed method was compared to a simple heuristic strategy intending to recover delays. The proposed multi-objective method is able to provide good solutions to the rescheduling problem and over-performs the simple strategy in most cases, with an acceptable process time. We conclude with interesting perspectives for future work.