OPC UA offre une solution hautement évolutive pour les systèmes de surveillance des tunnels en Autriche

Des millions de points de données et de capteurs sont connectés et gérés de manière centralisée grâce à OPC UA.

Les tunnels autrichiens comptent parmi les plus complexes d'Europe. Là où la sécurité est primordiale, ASFINAG, en collaboration avec son partenaire technologique evon, s'appuie sur OPC UA pour permettre une communication fiable et interopérable entre divers systèmes (sécurisée, standardisée et redondante), passant de projets pilotes à des millions de points de données tout en garantissant la transparence et le contrôle des opérations sur l'ensemble du réseau routier de haut niveau.

Markus Winter, chef d'équipe pour les services de tunnels et de routes ouvertes chez ASFINAG, et Daniel Seewald, responsable des tunnels et des infrastructures de trafic chez evon, racontent l'histoire derrière ce déploiement.

OPC UA pour le réseau de tunnels autrichien

ASFINAG et evon : du projet pilote au VMIS 2.0

Depuis 2018, evon fait partie d'un consortium international mandaté par ASFINAG pour développer le système de gestion et d'information du trafic VMIS 2.0. La plateforme intègre plus de 33 000 installations de trafic, dont environ 170 tunnels, et jette les bases de la future communication entre les véhicules et les infrastructures (V2I).

Tirant parti de ses atouts clés dans les domaines de l'automatisation industrielle, du contrôle des processus et de la production, de l'automatisation des bâtiments, des infrastructures routières et des tunnels, ainsi que de la gestion de l'énergie, evon propose sa plateforme evon XAMControl, qui couvre les applications SCADA, DCS (SCADA + PLC virtuel) et MES.

Quand la sécurité compte : la communication dans l'exploitation des tunnels

Une communication fiable et interopérable est d'une importance cruciale, en particulier dans l'exploitation des tunnels, où les capteurs, les systèmes de contrôle et les mécanismes de sécurité interagissent. C'est là qu'OPC UA entre en jeu.

Depuis un premier projet pilote en 2016, OPC UA s'est imposé comme la technologie centrale des systèmes de surveillance des tunnels en Autriche. Dans la solution actuelle, OPC UA, en tant que technologie hautement évolutive, relie des millions de points de données. Ses principaux atouts sont l'interopérabilité indépendante de la plateforme, la sécurité de bout en bout, les modèles d'information sémantique standardisés et la redondance intégrée pour une haute disponibilité.

« Chaque seconde compte dans les tunnels autrichiens, c'est pourquoi nous misons sur une communication sécurisée, interopérable et redondante. »

Markus Winter, chef d'équipe pour les services tunnels et routes ouvertes chez ASFINAG

Topographie alpine, infrastructure dense de tunnels et trafic de transit

La numérisation et l'automatisation croissantes de l'exploitation des tunnels sont également une réponse à l'énorme complexité de l'infrastructure de transport autrichienne. La topographie alpine, une infrastructure dense de tunnels et un trafic de transit élevé caractérisent les exigences en matière de planification, d'exploitation, de maintenance et de surveillance.

Pourquoi l'exploitation des tunnels est-elle si critique en termes de sécurité ?

Les tunnels sont très exigeants en termes de sécurité et de surveillance. Après tout, ce sont des espaces clos difficiles d'accès et où les interventions rapides sont limitées en cas d'urgence. En cas d'incidents tels que des incendies, des accidents ou des pannes techniques, la fumée, la chaleur et les gaz toxiques peuvent devenir dangereux.

C'est pourquoi les systèmes tels que la ventilation, l'éclairage, les systèmes d'alarme incendie et d'extinction, la technologie de contrôle du trafic et les systèmes d'appel d'urgence doivent être coordonnés de manière optimale. Précisément parce que les systèmes proviennent souvent de différents fabricants, une coopération fluide et sans erreur entre les systèmes est d'une importance cruciale.

Conclusion : les systèmes de tunnels modernes imposent les exigences les plus élevées en matière de sécurité opérationnelle. Les normes relatives à la communication, à la surveillance de toutes les valeurs mesurées et à l'intégration transparente de tous les systèmes concernés sont donc très strictes. Les directives européennes et les réglementations nationales telles que la directive sur les tunnels prescrivent des inspections régulières, des rénovations ou des modernisations numériques.

Systèmes techniques dans les tunnels

La collaboration entre ASFINAG et evon a fait ses preuves dans un large éventail de tâches techniques qui doivent être mises en œuvre dans les tunnels modernes. Les systèmes doivent être installés, mis en réseau et contrôlés via des plateformes centrales telles que evon XAMControl. Un coup d'œil à cette infrastructure complexe met en évidence les défis à relever et l'importance d'une automatisation fiable.

Les tunnels routiers modernes sont équipés de divers systèmes techniques. Les systèmes de sécurité et de protection contre les incendies en sont des composants essentiels. Il s'agit notamment des systèmes d'alarme incendie, des systèmes d'extraction de fumée et de chaleur, des systèmes d'extinction automatique d'incendie, des systèmes d'appel d'urgence, de l'éclairage des issues de secours et de l'éclairage de secours qui fonctionne également en cas de panne de courant.

Les systèmes de ventilation et d'extraction de fumée font également partie de l'équipement technique. La qualité de l'air est surveillée en permanence par des capteurs. La technologie de circulation et d'exploitation comprend des panneaux de signalisation variables, des systèmes de barrières et des feux de signalisation. Ils réagissent de manière dynamique au volume de trafic et aux situations dangereuses. Des caméras de vidéosurveillance et des systèmes automatiques de détection des embouteillages et des accidents fournissent en permanence des informations au système de contrôle central.

Le contrôle s'effectue via un système SCADA. La responsabilité du contrôle et de la régulation incombe aux constructeurs du tunnel, qui intègrent leurs systèmes dans des unités de contrôle locales. Ces unités décentralisées sont en communication constante avec les centres régionaux de gestion du trafic, qui surveillent le fonctionnement des installations du tunnel 24 heures sur 24, 7 jours sur 7.

2016 : début de l'intégration OPC UA

Première étude de terrain avec OPC UA : tunnel en Carinthie comme projet pilote

La collaboration avec evon et l'introduction de l'OPC UA remontent à 2016. La norme de communication avait déjà été appliquée dans des projets d'usine antérieurs. evon a mis en œuvre le système de contrôle et de visualisation.

Le premier cas d'utilisation dédié au test et à l'évaluation de la norme de communication OPC UA a été l'intégration d'une chaîne de tunnels avec quatre installations techniques dans la région de Klagenfurt am Wörthersee. Ce projet pilote a permis d'évaluer son adéquation pour une utilisation à grande échelle dans la surveillance des tunnels.

Comparaison de l'OPC UA avec d'autres protocoles de télécontrôle

La décision de déployer pleinement OPC UA a été prise après une phase d'évaluation au cours de laquelle OPC UA a été comparé aux protocoles de télécontrôle IEC 60870-5-104 et IEC 61850. Les facteurs décisifs ont été, en particulier, le développement continu d'OPC UA et les possibilités structurées de modélisation de données orientée objet.

Depuis 2016, OPC UA est devenu le protocole standard pour l'intégration des données chez ASFINAG. Les expériences positives du projet pilote en Carinthie et le passage réussi de 50 000 à environ 6,5 millions de points de données ont confirmé le bien-fondé de cette décision technique et stratégique.

Aspects technologiques et avantages de l'intégration OPC UA

Comment ASFINAG utilise OPC UA

OPC UA est utilisé chez ASFINAG comme protocole de communication central pour mettre en réseau les systèmes de contrôle, les capteurs et les dispositifs de sécurité de manière sécurisée et interopérable. La modélisation standardisée des données et la communication indépendante du fabricant offrent un avantage évident pour l'exploitation des tunnels. OPC UA connecte différents systèmes et facilite ainsi la surveillance et le contrôle des installations des tunnels.

Le système est complété par la plateforme XAMControl d'evon. La plateforme gère l'agrégation et la visualisation des données.

La redondance est obligatoire pour les systèmes de surveillance des tunnels

Les systèmes des tunnels sont connectés aux systèmes de surveillance via OPC UA. Grâce à la modélisation standardisée des données, les systèmes de différents fabricants peuvent être intégrés et surveillés de manière centralisée. Cela fournit aux opérateurs des centres de gestion du trafic des informations précises sur les conditions de fonctionnement, les dysfonctionnements et les besoins de maintenance.

L'intégration OPC UA couvre un large éventail de types de systèmes. Il s'agit notamment des systèmes de ventilation et d'éclairage, des systèmes d'alarme incendie avec capteurs, des systèmes d'appel d'urgence avec boutons SOS et moniteurs, des systèmes de contrôle du trafic, de la surveillance énergétique et vidéo, et des systèmes d'extinction d'incendie. Les transformateurs, les états de commutation et les disjoncteurs automatiques dans le domaine des technologies énergétiques sont également intégrés. Cependant, les systèmes de protection contre l'eau, d'eau d'extinction et de ventilation ne sont pas encore connectés de manière systématique.

Pour des raisons historiques, l'accès aux données OPC UA est utilisé pour transmettre les messages d'erreur et d'alarme, les valeurs des capteurs, les données de fonctionnement et de diagnostic, ainsi que les commandes de contrôle. Cette fonction peut être utilisée pour surveiller les états de commutation, interroger les cycles de maintenance ou modifier les modes de fonctionnement de manière ciblée.

Les modèles de données sous-jacents sont basés sur le catalogue d'objets ASFINAG, qui a été créé lors de la mise en œuvre des premiers projets et qui est constamment enrichi. Cette modélisation standardisée garantit un traitement cohérent de toutes les données pertinentes au sein de l'infrastructure du tunnel.

Sécurité informatique et intégration : modélisation des objets

Les systèmes de tunnels en Autriche sont soumis à des exigences strictes en matière de sécurité informatique. OPC UA prend en charge diverses méthodes d'authentification, telles que les modèles de mot de passe utilisateur et l'authentification par certificat, ce qui permet de mettre en œuvre ces exigences. Ces mécanismes servent à contrôler l'accès aux systèmes et à protéger contre les attaques externes.

Outre les aspects liés à la sécurité, la modélisation orientée objet des données joue un rôle central dans l'intégration de la technologie des tunnels. Les composants du système sont intégrés à l'aide d'un catalogue d'objets prédéfini, qui garantit une structure et une représentation uniformes des données transmises. OPC UA Data Access est actuellement la principale méthode de mise en œuvre, tandis que d'autres fonctions de la pile de protocoles, telles que les appels de méthode ou l'accès direct aux données d'archivage et d'alarme, ne sont pas encore utilisées.

La modélisation standardisée facilite l'intégration des systèmes techniques et permet une visualisation cohérente des états de fonctionnement dans les systèmes de surveillance. Cela réduit l'effort nécessaire pour les processus d'ingénierie, ce qui libère davantage de ressources pour les tests et l'assurance qualité.

Structure de données uniforme pour divers acteurs

L'un des principaux avantages de l'OPC UA est sa structure de données standardisée et clairement compréhensible. Différents prestataires et fabricants de systèmes fournissent des données sous une forme modélisée de manière uniforme, ce qui permet une surveillance cohérente. L'ASFINAG exploite le système de surveillance central, dans lequel tous les systèmes doivent être intégrés avant leur acceptation, et n'agit pas en tant qu'intermédiaire.

Toutes les données – actuellement environ 6,5 millions de points de données – convergent vers un serveur redondant à Vienne. De là, elles sont en outre distribuées à neuf centres régionaux de gestion du trafic. Cette architecture décentralisée garantit la fiabilité et permet un fonctionnement dit « autosuffisant » : si la connexion avec le siège à Vienne est interrompue, les opérations dans la région concernée peuvent être maintenues de manière indépendante.

Néanmoins, les processus décisionnels restent centralisés, car tous les processus opérationnels sont contrôlés via le serveur principal à Vienne. Les serveurs régionaux garantissent la capacité opérationnelle en cas de dysfonctionnement. Cette combinaison de contrôle centralisé et de sauvegarde régionale renforce la fiabilité opérationnelle de l'infrastructure du tunnel.

Comment les systèmes sont-ils exactement connectés à OPC UA ?

Afin de garantir la fiabilité opérationnelle lors de la connexion des systèmes de tunnel, les connexions entre les centres régionaux de gestion du trafic et les systèmes de tunnel sont toujours conçues pour être redondantes. En utilisant le mécanisme de redondance de l'OPC UA, en particulier en lisant l'état de redondance via la variable « ServiceLevel », l'état de chaque contrepartie de communication peut être évalué avec précision.

La valeur ServiceLevel est divisée en plages définies qui indiquent l'état de santé de la source de données et la charge du serveur, et non un état de fonctionnement général. Dans les scénarios de redondance OPC UA, les serveurs et les clients utilisent ces informations : les serveurs exposent ServiceLevel et les clients utilisent les mécanismes de redondance pour l'équilibrage de charge et le basculement.

Projets futurs pour les systèmes de tunnel en Autriche

Extension progressive de l'infrastructure des tunnels avec OPC UA

Une étape importante a été franchie avec la mise en service du dernier centre de gestion du trafic à Hohenems en mai 2025. Cependant, d'autres étapes d'intégration sont encore à venir, car chaque tunnel est rénové tous les dix ans, puis reconnecté. Le nombre de capteurs et de composants de sécurité ne cesse d'augmenter. Bien que cette expansion continue n'entraîne plus une croissance exponentielle des points de données OPC UA, elle permet au paysage système de continuer à se développer progressivement.

« OPC UA est notre pilier en matière d'interopérabilité : authentification sécurisée, modèles d'information clairs, intégration indépendante du fabricant. »

Daniel Seewald, responsable des infrastructures routières et ferroviaires chez evon

Avenir : surveillance de l'état des tunnels avec OPC UA

La surveillance des conditions joue un rôle de plus en plus important dans l'exploitation des tunnels, en particulier dans l'évaluation continue des données des capteurs. Actuellement, ces données sont encore souvent collectées via des signaux analogiques ou des systèmes tiers externes qui utilisent des protocoles autres que OPC UA. OPC UA a déjà été introduit avec succès entre le contrôle des tunnels et le centre de surveillance.

À long terme, ASFINAG vise à standardiser progressivement la connexion de ces systèmes externes via OPC UA également. L'expérience acquise à ce jour dans le système principal doit maintenant être transférée au domaine de la surveillance de l'état afin de créer une base de données uniforme et interopérable pour l'ensemble de l'exploitation des tunnels.

Grands projets de tunnels en Autriche

ASFINAG travaille actuellement sur plusieurs grands projets de tunnels en Autriche. Il s'agit notamment de la chaîne de tunnels Golling-Werfen sur l'A10, qui comprend cinq tunnels. La rénovation de cette chaîne de tunnels a été achevée en juin 2025. Les travaux de rénovation des tunnels Tauern et Katschberg sont ensuite à l'ordre du jour.

Un autre projet concerne la construction du deuxième tube du tunnel Karawanken sur l'A11. Ce tunnel reliera l'Autriche à la Slovénie. L'achèvement du nouveau tube est est prévu pour le printemps 2026. Le tube existant sera ensuite entièrement rénové afin que les deux tubes puissent être mis en service comme prévu à l'été 2028.

Plusieurs sections de tunnel de l'autoroute A26 Linz sont en cours de rénovation. Le pont de la vallée du Danube a été achevé en 2024, le tunnel de Freinberg suivra en 2026 et l'achèvement est prévu pour 2032. La construction ultérieure du pont ouest sera achevée en 2035.

Un autre projet majeur est la rénovation complète du tronçon entre Haiming et le tunnel de Roppen sur l'A12. Des investissements de plus de sept milliards d'euros sont prévus pour ce projet d'ici 2027.

ASFINAG en chiffres (à partir de 2024)

• Investissements : 1 ,519 milliardd'euros dans les infrastructures de transport

• Réseau à péage : 2 266 km d'autoroutes et de voies rapides

Infrastructures principales

• 5 862 ponts

• 170 tunnels

• 6 stations de péage

• 9 centres de gestion du trafic

• 43 dépôts d'entretien autoroutier

• 385 échangeurs

Infrastructures complémentaires

• 87 stations-service

• 59 aires de repos

• 106 parkings

• 10 375 places de stationnement pour camions

• 72 parkings relais

Source : l'étude de cas est disponible sur le site Web de l'OPC Foundation à l'adresse https://opcfoundation.org/resources/case-studies/.