Vers un métro automatique 2.0

Si les métros automatiques font appel à des technologies qui sont aujourd’hui parfaitement maîtrisées (le CBTC par exemple), il est sans doute encore possible de les optimiser. Quelle est marge de progrès pour accroître la disponibilité et la résilience des matériels roulants et les installations ? Comment rendre les réseaux plus frugaux ? Quel rôle pour les agents ? Ce sont autant de sujets qui ont été abordés lors de la conférence organisée le 19 novembre par VRT.

Après quatre décennies de service, le métro automatique fait sa mue et entre dans une nouvelle ère, celle du 2.0. Les opérateurs vont se retrouver au cœur du système, affirme Patrick Violet, directeur opérationnel de la maîtrise d’œuvre des systèmes sur les lignes 15, 16 et 17 du Grand Paris Express chez Egis. Selon lui, le métro automatique 2.0 permet de fournir aux opérateurs des modes de visualisation « user friendly », en apportant les bonnes informations pour mieux exploiter et pour mieux maintenir le système de transport. À l’image d’internet, passé d’un système technique 1.0 – réservé aux informaticiens – à une plateforme 2.0 accessible à tous, le métro automatique suit une trajectoire similaire. Patrick Violet prend pour exemple les systèmes de CBTC, pour lesquels le système de supervision est à présent très détaillé, avec une imagerie très forte. L’innovation réside dans la multiplicité des objets connectés qui permettent désormais de collecter des informations précieuses pour tous les acteurs : exploitants, mainteneurs et bien sûr, usagers. «En effet, si le métro automatique permet de gagner deux minutes, ce gain de temps n’aura pas d’intérêt si l’usager en perd dix pour acheter un ticket», souligne-t-il. Il faut, explique-t-il, simplifier chaque étape du parcours, depuis l’orientation dans la station jusqu’à l’achat du billet, en minimisant la complexité perçue par l’utilisateur.

Optimisation de l’exploitation

Christophe Sanguina, directeur du centre d’excellence Métro-Tram Centre chez Keolis, rappelle les innovations mises à profit pour optimiser l’exploitation des métros automatiques.Il cite l’exemple de la récupération énergétique qui, en synchronisant l’arrivée et le départ des rames, permet de générer des économies « significatives ». Une autre innovation majeure réside dans la modulation de la composition des trains. «En exploitant des systèmes alternant des unités multiples (en heures de pointe) et des unités simples (en heures creuses), il est possible de réaliser des économies en termes de coût d’énergie et de maintenance ». Christophe Sanguina regrette que cette approche ne soit « pas toujours systématisée dans tous les designs de métro automatique »,. Une problématique que Keolis a soulevée lors du projet d’automatisation de la ligne B à Lyon. Mais les perspectives d’automatisation s’étendent bien au-delà, comme la possibilité d’entrer dans les ateliers en mode automatique, sans utilisation de conducteur. La conviction du représentant de Keolis est claire : « C’est tout à fait gérable d’un point de vue procédure et la technologie le permet très probablement ». Selon lui, « cette innovation ferait gagner énormément de temps à l’exploitant et lui apporterait beaucoup de flexibilité dans l’exploitation, tout comme la possibilité d’insertion et de retrait automatisé des rames sur un réseau en cas de de de gestion de crise.» Autre innovation pertinente, l’adaptation dynamique des temps d’arrêt en station. « Aujourd’hui la technologie nous permet d’avoir accès à une évaluation du nombre de personnes sur les quais, alors que traditionnellement les temps d’échange sont établis avec des données historiques. Cela doit permettre le parcours le plus rapide possible pour les passagers. » Cette vision trouve un écho chez Albin Rodot, directeur de Projet Intégration Système pour le Grand Paris Express chez Systra France. « En tant que société d’ingénierie, nous pouvons imaginer des fonctions transverses pour l’exploitation puisque l’ensemble des systèmes est désormais numérisé, ce qui permet d’offrir à l’exploitant et aux usagers des fonctions plus performantes, aussi bien à Lyon, sur le Grand Paris Express qu’à Toulouse, Dubaï, New York ou San Francisco. » Il indique que Systra a développé une méthodologie baptisée SEF (System Engineering Framework) dont l’objectif est de « maximiser les besoins des passagers et des exploitants ».

Recours à l’IA

L’intelligence artificielle représente bien évidemment une évolution, voire une révolution, dans la façon d’opérer, et le métro automatique n’échappe pas à la règle. « Il faut rester mesuré quant aux perspectives, mais aucun industriel ne peut ignorer les potentiels qu’elle peut apporter », estime Jean-Christophe Lebreton, Chief Technology Officier chez Siemens Mobility. Dans son entreprise, « l’IA générative sert déjà à améliorer la productivité des équipes en automatisant certaines tâches, notamment pour générer du code, analyser des cahiers des charges ou encore créer des tests automatiquement », explique-t-il. L’IA est aussi envisagée pour détecter les incidents et faciliter leur résolution, en particulier dans des systèmes complexes. L’industriel explore également la création de nouveaux services à travers sa plateforme Railigent X, conçue pour agréger des données, considérées comme le carburant essentiel de l’IA. Ces données permettent de mettre en place des services de maintenance prédictive, capables d’anticiper la dégradation de composants et d’orienter les mainteneurs ou opérateurs vers une résolution proactive des problèmes avant même qu’ils ne se manifestent. Enfin, Siemens investit dans le développement de produits embarquant l’intelligence artificielle. Ce volet, encore en phase de développement, pourrait inclure des innovations comme la détection d’obstacles via l’analyse d’images. Le groupe envisage également de faciliter l’acheminement de trains de travaux vers les dépôts sans nécessiter une ligne entièrement équipée en CBTC, grâce à l’utilisation de technologies comme les lidars, l’analyse d’images et la détection automatique de signaux. Même si le niveau de sécurité serait moindre que dans les systèmes traditionnels, l’absence de passagers permet d’accepter cette solution. Supervision François Destribois, senior executive de Hitachi Rail, met l’accent sur l’importance d’utiliser à bon escient la masse de données générées par le secteur ferroviaire. « L’enjeu principal consiste à savoir exploiter les données de manière pertinente. Nous y parvenons grâce à l’edge computing, qui permet de les traiter en temps réel. » Lors du dernier salon Innotrans, Hitachi a présenté sa solution HMAX (Hyper Mobility Asset Expert), une plateforme qui offre aux opérateurs des outils numériques basés sur l’intelligence artificielle pour optimiser la gestion des trains, des infrastructures et de la signalisation. François Destribois donne l’exemple des pancams, ces caméras dédiées à la surveillance des pantographes des trains, qui filment les équipements pour détecter des défauts ou des risques de casse. Jusqu’à présent, ces données étaient collectées en fin de journée pour être analysées en différé. « Avec l’Edge computing, ces informations sont traitées directement à bord des trains, ou sur les infrastructures, via des calculateurs locaux, qui ne transmettent que les données essentielles aux centres de contrôle. Ce gain de temps permet d’optimiser les interventions de maintenance et d’améliorer la disponibilité du matériel ». Albin Rodot décrit de son côté le projet mené par Systra en collaboration avec la SNCF pour optimiser la supervision des lignes RER E, B et D grâce au nouveau système ATS+. Ce projet repose sur des algorithmes avancés de régulation de trafic, qui révolutionnent les approches traditionnelles. « Ces algorithmes permettent de calculer en temps réel la qualité du service offert et de prédire son évolution sans intervention humaine. En identifiant les scénarios les plus pertinents, le système propose des ajustements pour améliorer l’exploitation en fonction des conditions », détaille-t-il. Ce dispositif peut intégrer des stratégies variées, comme la régulation du trafic, l’injection ou le retrait de trains, le remisage ou encore les contraintes liées à la maintenance. L’objectif est de lisser ces différentes opérations pour optimiser le fonctionnement global du réseau et garantir une meilleure qualité de service aux usagers.

Empreintes physiques

Si l’IA permet d’alléger certaines tâches, il est également possible de réduire l’empreinte matérielle des systèmes de transport, qu’il s’agisse des équipements installés dans les locaux techniques ou directement sur les voies. Un sujet sur lequel s’est engagé Siemens, notamment sur la fin programmée des balises de localisation. « À terme, ces balises pourraient être remplacées par des technologies plus avancées, basées sur des centrales inertielles, la détection magnétique, le mapping ou encore des dispositifs lidar », indique Jean-Christophe Lebreton. Siemens explore également des solutions pour moderniser les systèmes de communication radios utilisés par CBTC. Des programmes pilotes sont en cours avec le réseau MTA de New York pour remplacer les systèmes propriétaires actuels par des communications utilisant la 5G. L’idée est d’exploiter les infrastructures 5G publiques, ce qui réduirait l’empreinte matérielle au sol tout en accélérant les déploiements. Cependant, ce changement soulève des défis, notamment en matière de cybersécurité, et nécessite des négociations avec les opérateurs télécoms afin de garantir la priorité des données critiques des CBTC sur d’autres usages, comme le streaming vidéo. Cette approche est également envisagée pour le projet RTMS à Lille. La réduction de l’empreinte physique concerne aussi les interfaces avec la signalisation. Une nouvelle logique prévaut, celle des manœuvres intégrées. « L’enclenchement et la logique d’enclenchement seront désormais gérés directement dans le système CBTC, au lieu d’être déportés vers un système de signalisation classique. », ajoute le représentant de Siemens Mobility. Cette évolution reflète une volonté de simplification et de rationalisation des infrastructures, tout en favorisant des solutions plus intégrées et efficientes.

Automatisation des lignes anciennes

Pour Louis Villié, directeur général ORA L15 chez RATP Dev, « le métro 2.0 ne concerne pas seulement des métros neufs mis en service à partir de zéro. Il inclut également des opérations de renouvellement ». Et il poursuit, rappelant le « grand défi » relevé par les équipes de la RATP concernant la ligne 14 du métro parisien.« La 14, première ligne de métro automatique à gabarit lourd, était arrivée à la fin du cycle de vie du système, qui dure environ une trentaine d’années. Cela nous a placés de nouveau en position de pionnier avec la première ré-automatisation d’une ligne de métro automatique. » Il s’agissait tout d’abord de relever d’importantes contraintes techniques, en assurant à la fois le renouvellement du système existant et l’extension de la ligne, qui a doublé de longueur, passant de 14 à 28 kilomètres. La contrainte temporelle était également significative : la mise en service devait impérativement être prête pour les Jeux Olympiques de Paris, au cours desquels la ligne 14 devait jouer un rôle stratégique en desservant à la fois l’aéroport d’Orly et le Stade de France. Il a fallu mener 3 000 chantiers par an, sur une décennie, tout en limitant au maximum les interruptions de service, sauf lors des toutes dernières étapes avant les JO. « C’est un exploit majeur, surtout en maintenant un niveau de production de 100 % pendant les travaux, et en garantissant une transition fluide au moment de l’activation du nouveau système », affirme-t-il. Enfin, le projet représentait également un défi organisationnel, notamment pour le rôle des agents de station. « Dès le lancement de la ligne 14, les agents ont bénéficié de prérogatives élargies. Ils pouvaient ainsi intervenir directement sur les façades de quai pour condamner une porte défectueuse, permettant au train de repartir en mode automatique. Avec la prolongation de la ligne, leurs responsabilités ont été renforcées afin de garantir une réactivité accrue dans la gestion des incidents. Récemment, ils ont obtenu l’accès à la voie pour intervenir directement en cas de problèmes. » En outre, ils peuvent désormais, sur ordre du PCC, activer le Commutateur d’Isolement du Contrôle des Portes (Kiscopo). Ce dispositif permet le départ automatique d’un train même en présence d’un problème de fermeture, un type d’incident qui représente environ 50 % des situations rencontrées. Bientôt, ces agents auront également la capacité de déplacer les navettes.

Cybersécurité

« L’intégration des nouvelles technologies dans des réseaux existants représente un défi de taille », complète Patrick Violet, en faisant également référence aux lignes conçues dans les années 70 à 90. Ces projets se distinguent radicalement de ceux menés pour des créations entièrement nouvelles, comme celles du Grand Paris Express. « La première étape consiste à réaliser un diagnostic approfondi des installations existantes, afin de déterminer celles qui sont compatibles avec les nouvelles technologies ». Ce travail minutieux conduit à des décisions stratégiques : faut-il revoir certaines exigences à la baisse ou, au contraire, décider de renouveler davantage que prévu afin d’atteindre un niveau technologique ambitieux ? Dans certains cas, il devient nécessaire de remplacer des systèmes qui pourraient encore fonctionner pendant des années, mais qui empêcheraient le réseau de franchir un cap décisif en matière d’innovation. Cette modernisation pose également la question des risques de cybersécurité. « Les systèmes anciens n’ont pas été conçus avec les normes de sécurité actuelles et peuvent présenter de nombreuses vulnérabilités», souligne Patrick Violet. Les décideurs doivent alors se demander si ces équipements peuvent être conservés ou mis à niveau et évaluer l’impact de ces choix sur le budget et le calendrier des travaux. Dans ce processus, la collaboration avec les exploitants s’avère cruciale. « Les arbitrages sont parfois complexes : accepter de limiter un niveau technologique pour gagner deux ans sur le calendrier peut être un compromis nécessaire », note encore Patrick Violet.

Consommation d’énergie : un enjeu prioritaire en 2024

La gestion de la consommation d’énergie est un sujet crucial, pour des raisons économiques et environnementales. «Environ 50 % de l’énergie consommée provient de la traction des trains », rappelle François Destribois, Senior Executive – Hitachi Rail. « Notre approche consiste à mettre en œuvre une combinaison de stratégies précises pour réduire la consommation énergétique. Par exemple, en ajustant légèrement la vitesse des trains, en tirant parti des pentes pour réduire la consommation, ou encore en synchronisant les départs de trains avec les moments où d’autres régénèrent de l’énergie » explique-t-il, en précisant que cette gestion fine des flux permet d’atteindre des résultats significatifs. La ligne North-South East-West du réseau SMRT, à Singapour par exemple, équipée du système Green CBTC d’Hitachi a ainsi abaissé sa consommation énergétique de 8 %. En s’appuyant sur l’intelligence des données et des technologies toujours plus avancées, l’objectif est d’atteindre une baisse de 15 % de la consommation d’ici deux ans.

Accompagnement humain

Toutes ces innovations ne doivent pas faire oublier l’attention portée au personnel. « Un métro automatique ne signifie pas un métro sans personnel », rappelle Louis Villié. « Le personnel reste au cœur du fonctionnement d’une ligne de métro automatique. Nous avons pu le voir lors des Jeux Olympiques, avec l’accueil en gare et le fait de rassurer, accompagner, aider les voyageurs à se diriger», souligne-t-il. Christophe Sangina ne peut qu’approuver. « A Lille, nous avons constaté, depuis le début, le besoin des usagers d’être rassurés car le métro automatique peut être anxiogène, notamment dans les tunnels. Il faut en profiter pour remettre plus de présence dans les stations afin notamment d’orienter les passagers. A Lyon, dès qu’il y avait une situation de crise ou un problème sur le réseau quel qu’il soit, l’ensemble des cadres de Keolis était envoyé sur le réseau au contact des voyageurs pour faire de l’information sur le terrain. », raconte-t-il. Et d’ajouter : « Il ne faut pas opposer technologie et humain. La technologie permet de libérer des énergies et des forces pour rendre le métro beaucoup plus accessible à l’ensemble des usagers » . Dans le même esprit, Louis Villié précise que la RATP utilise la solution Detect IA pour vérifier, par le biais des caméras de bord, qu’il n’y a personne à bord des trains lorsqu’ils sont remisés au garage après l’heure de pointe. « Désormais, des alertes sont envoyées automatiquement à l’opérateur au PCC en cas de présence à bord. Cela fonctionne à 99% et permet de redéployer le personnel sur des tâches plus essentielles », explique-t-il. Il cite également le déploiement, sur un grand écran à Brest, d’un avatar d’apparence humaine entraîné à répondre à la majorité des questions posées par les touristes. « Cela peut paraître plus anecdotique mais cet avatar s’avère particulièrement judicieux dans les gares ou les aéroports ». Cet avatar pourrait être déployé sur le réseau parisien. Le représentant de RATP Dev insiste également sur la notion de métro « inclusif », en précisant que tous les agents ont été formés pour accueillir tous types de handicaps (physiques et mentaux) à travers le label S3a et des certifications. L’entreprise a développé des solutions innovantes, comme des tablettes avec des fonctionnalités de speech-to-text permettant de communiquer facilement avec les touristes étrangers. Sur la future ligne 15, prévue désormais pour la mi-2026, l’accent est mis sur la polyvalence des agents. L’hôte des lieux – équivalent de l’agent de station sur le réseau parisien – aura non seulement la possibilité de conduire le train et de résoudre les incidents de transport, mais pourra également intervenir pour un premier niveau de maintenance sur les équipements en gare. En complément, des mainteneurs circuleront dans les gares pour effectuer de la maintenance préventive et corrective. Facilement identifiables grâce à leur uniforme, ils seront également en mesure de répondre aux questions des voyageurs. Là aussi, une petite révolution.