Catégorie : Ferroviaire

Le développement des métros automatiques dans le monde connaît un sérieux coup d’accélérateur. Cela pourrait bénéficier aux entreprises françaises, leaders sur ce marché. Lors d’un débat organisé par Ville Rail & Transports le 21 novembre à la Maison de la RATP, industriels et opérateurs ont dessiné les nouvelles perspectives. Quels progrès doivent maintenant faire les automatismes pour répondre aux attentes ?

 

« Le métro automatique a fêté ses 20 ans avec la ligne 14 », a rappelé Catherine Guillouard, en ouverture du colloque de VR&T, qui s’est tenu à la Maison de la RATP. La PDG de la RATP prédit une explosion de ce marché. Il pourrait être multiplié par trois d’ici 2025, profitant de l’implantation de nouvelles lignes mais aussi du renouvellement des anciennes. Pour promouvoir son offre de métro automatique, la RATP peut mettre en avant sa ligne 14, qui tourne à 85 secondes d’intervalle, transporte 83 millions de passagers par an et offre une qualité de service excellente. Mais l’entreprise mise aussi sur un savoir-faire qui lui permet d’automatiser une ligne tout en continuant de l’opérer. « Nous l’avons fait pour la 1, c’est en cours pour la 4 », rappelle Mme Guillouard. Dans le monde le groupe RATP exploite des métros automatiques ou semi-automatiques, parfois conjointement avec Transdev, à Mumbai ou à Séoul, parfois avec Keolis, pour le projet de Doha au Qatar. Parfois sans partenaire français, comme ce sera le cas à Riyad.

En France l’entreprise travaille sur l’extension de lignes de métro, notamment de la ligne 14, pour doubler sa capacité d’emport et passer à un million de voyages/jour avec son extension au nord et au sud, ce qui en fera la ligne automatique la plus longue du monde. Et la RATP finalise l’automatisation du tronçon central du RER A. « Ce RER, c’est 1,2 million de passagers par jour. Son automatisation, réalisée à plus de 90 %, a déjà permis d’augmenter sa régularité de 3,7 points. Les travaux seront terminés d’ici la fin de l’année. Savoir automatiser tout en gérant l’exploitation est un savoir-faire rare », insiste Mme Guillouard. « Alors que le trafic ne cesse de croître – sur le RER A il a augmenté de 4 % en un an et certaines lignes de métro affichent une hausse de 2 à 3 % – automatiser a du sens, d’autant plus que la qualité de service d’un métro automatique est excellente, plaide-t-elle. Mais cela nécessite des investissements de centaines de millions d’euros, notamment pour installer les façades de quais, refaire les quais… »

Sur ce marché prometteur, la présidente de la RATP invite la recherche universitaire à s’emparer du sujet et les professionnels à se rapprocher de la recherche. Et elle encourage la filière française à faire front commun face à la montée en puissance des Chinois. « Jusqu’à présent la RATP a su travailler avec Transdev et Keolis, nous voulons continuer, car dans la compétition mondiale, ce serait dommage qu’avec notre savoir-faire on se fasse “piquer“ des marchés par des gens qui n’amèneraient que peu d’emplois en France. » C’est dans cet état d’esprit, de confiance et d’échange au sein de la filière, qu’ont été tracées les perspectives nouvelles des automatismes par les intervenants.

Le digital va offrir encore plus de performances

Edouard Dumas, responsable du compte SNCF Réseau pour Siemens, rappelle que la technologie CBTC de Siemens était déployée dans de nombreuses villes, à la fois sur des lignes existantes, comme à New York, mais aussi sur des lignes nouvelles, comme dans le métro de Riyad où Siemens a un projet clés en main, incluant système de communication à bord des trains, portes palières et 74 rames de métro Inspiro.

En France, Siemens est partenaire de la RATP pour la ligne 14. « Cette ligne, qui relie Saint-Lazare à Olympiades et transporte déjà 500 000 voyageurs par jour, ira demain de Pleyel à Orly, soit un triplement de la longueur de la ligne et un doublement du nombre de passagers, grâce à des trains qui passeront de six à huit voitures. Cette ligne, sans conducteur, est équipée depuis 20 ans du système CBTC Meteor : notre challenge est de la migrer en CBTC nouvelle génération en une nuit, sur les sections existantes », précise Edouard Dumas qui rappelle que pour la ligne 1, l’automatisation avait été réalisée par phases, certains trains circulant avec conducteurs, d’autres sans.

A Paris également, Siemens déploiera le CBTC sur les lignes 15, 16 et 17 du Grand Paris Express « soit 185 trains et 200 km de ligne, avec 12 sections progressivement mises en service entre 2024 et 2030, et pour lesquelles nous aurons en charge la maintenance des équipements pendant 30 ans. Notre solution repose sur une architecture simplifiée permettant de réduire le coût de maintenance en intégrant l’enclenchement, ainsi que la logique de traction dans le CBTC. Nous allons développer des fonctions spécifiques, comme la décomposition des trains de travaux et leur recomposition automatique, permettant leur retour au dépôt à pleine vitesse ».

Toujours à Paris, avec la SNCF cette fois-ci, dans le cadre du projet Eole d’extension du RER E vers l’ouest, Siemens est chargé de mettre en œuvre le CBTC Nexteo sur le futur tronçon central, en tunnel. « C’est un projet avec une transition dynamique, sans arrêt en entrée ou en sortie de tunnel. Nous aurons plusieurs systèmes d’enclenchements en interface à gérer. Ce sera la première fois que nous déploierons notre système CBTC dans un environnement ouvert, avec la possibilité d’une mixité de trafic. Nous allons déployer une supervision avec des algorithmes intelligents pour optimiser la régulation des trains suivant les priorités. Ce sera un outil puissant pour régler les conflits et prendre la bonne décision au bon moment. »

Autre projet de Siemens, la ligne B de Rennes Métropole, clés en main avec le Cityval, destinée à être exploitée par Keolis. « Ce sera la première fois que l’on équipera le système Val avec un CBTC pour réduire la consommation d’énergie et apporter de la flexibilité et une plus grande modularité. Sur ce type de solution globale, il est possible d’offrir des services supplémentaires avec notre plateforme Railigent permettant de développer des stratégies de maintenance prédictive et d’aider aussi l’exploitant à mieux répondre aux besoins des passagers. Cette plateforme repose sur la collecte massive de données du matériel roulant, du CBTC, et des autres sous-systèmes comme l’enclenchement, les équipements en gare et d’autres données fournies par nos clients. Ces informations sont alors fréquemment remontées et stockées dans le cloud, puis analysées par une intelligence artificielle. Railigent est déjà déployé, ou en cours de déploiement, pour 60 clients dans 30 pays », précise Edouard Dumas qui conclut : « Depuis plus de 20 ans, le CBTC a démontré sa capacité à améliorer la performance d’un système avec ou sans conducteur. Grâce aux informations digitales, ce système offrira encore plus de fonctionnalités. »

Le CBTC, c’est l’avenir

« La France est pionnière et leader mondial pour les métros 100 % automatiques (sans conducteurs et sans personnel à bord) », rappelle Philippe Leguay, directeur international Transport ferroviaire urbain chez Keolis qui assure l’exploitation et la maintenance de matériel roulant et infrastructures de transport dans 16 pays et transporte 3,7 milliards de passagers. En 2018, il existait 63 lignes de métros 100 % automatiques (classées GoA4 par l’UITP), soit 1 003 km répartis dans 19 pays et 42 villes. « 45 % de ces lignes sont concentrées sur la France, la Corée et Singapour », précise Philippe Leguay qui constate que le développement du métro 100 % automatique connaît un fort développement depuis dix ans. « On a enregistré 200 % de lignes de métros 100 % automatiques supplémentaires et on devrait en compter 2 300 km de plus en 2025. 35 % de ces nouvelles lignes seront en Europe, mais la Chine s’y met. Aujourd’hui, un quart des villes ayant un métro ont au moins un métro 100 % automatique, ce qui représente 7 % des métros du monde. Le potentiel de développement est énorme. Le Grand Paris Express, avec ses 200 km de lignes 100 % automatiques, fera de Paris la référence dans ce domaine. » Aujourd’hui, Keolis est impliqué dans 160 km de lignes 100 % automatiques en CBTC. « Nous sommes à Rennes, à Doha (en partenariat avec la RATP), et nous sommes présents aussi dans des projets de transformation de lignes à Lille, Lyon et Londres. Les projets de Doha et de Lyon intègrent la fonction d’accouplement et désaccouplement automatiques, pour permettre d’alterner trains courts et longs en fonction du trafic. » Pour Philippe Leguay, le métro 100 % automatique à technique CBTC, « c’est l’avenir, que ce soit en matière de sécurité, pour sa qualité de service, mais aussi en raison de ses coûts réduits de Capex et d’Opex. Cette technologie permet d’aller jusqu’à 60 secondes de fréquence et de réaliser un gain de capacité grâce à la croissance de la vitesse commerciale et à la réduction des intervalles ». Pour améliorer encore les performances du métro automatique, le directeur de Keolis attend « des outils de contrôles et de gestion plus performants et une meilleure qualité pour pouvoir ajuster la vitesse des trains et dérouler des tables horaires en situation dégradée ». Le dirigeant de Keolis souhaite aussi que l’on recoure plus largement aux fonctionnalités techniques d’attelage automatique de trains courts. « Sur la ligne B à Lyon et la ligne 15 à Paris, si on réduit la taille des trains aux heures creuses, on peut réduire de 30 % les km.voiture par an, gagner 30 % sur le coût de maintenance et 25 % sur le coût de l’énergie de traction. » Enfin, Keolis voudrait des ateliers de maintenance automatisés en conduite automatique sans conducteur, comme le métro mis en service à Shanghai par Keolis en mars 2018, « pour offrir plus de confort et une meilleure sécurité de travail ».

De nombreuses pistes d’amélioration

« La technologie CBTC a été choisie pour près de 200 projets de métro dans le monde », a comptabilisé Claude Andlauer, responsable de l’Ingénierie des systèmes du transport ferroviaire à la RATP. « Elle a donc prouvé sa pertinence, mais il reste encore des zones de progrès à atteindre : parce qu’on exploite dans des conditions de trafic de plus en plus tendues, et que notre expérience en matière de CBTC a démontré qu’il reste encore des faiblesses dans son architecture. Il existe des domaines non couverts par les solutions du marché, des opportunités technologiques à exploiter et des nouvelles tendances de mobilité à prendre en compte. Sur le registre des conditions d’exploitation de plus en plus tendues, les facteurs d’amélioration inscrits dans nos cahiers des charges tournent principalement autour de l’amélioration de la résilience des systèmes. Car même s’il est remarquablement fiable, les défaillances du système peuvent être lourdes de conséquences, notamment avec l’amplification médiatique à l’heure des réseaux sociaux. »

Sur la ligne 14 par exemple, qui desservira Orly, il est prévu qu’en cas de problème majeur affectant une partie de l’infrastructure, le système offre la possibilité de « by-passer » la zone en défaut pour éviter la rupture de service. « Nous avons aussi besoin d’optimiser la performance aux conditions réelles d’exploitation, car pour le métro, le cadencement à la table horaire, même à l’intervalle, est trop rigide. » Claude Andlauer espère aussi un renforcement de la robustesse des solutions du marché. « Le CBTC reste encore trop adhérent à son environnement, ses interfaces avec la voie, l’énergie, le matériel roulant… Or, avec un système prévu pour durer plus de 30 ans, il est incontournable que cet environnement puisse évoluer. Enfin, ce type d’architecture digitale, bâtie autour d’un SI est par nature vulnérable aux cybermenaces. Il faut s’en protéger. » Le responsable RATP alerte aussi sur le cycle de vie du système lorsque bâti avec des composants standards du commerce, dont l’obsolescence programmée limite sa pérennité alors même que le CBTC n’est pas particulièrement conçu pour faciliter son propre renouvellement. Au chapitre des nécessaires évolutions, certains domaines restent aujourd’hui non couverts. « La technologie CBTC, conçue originellement pour l’urbain dense, n’est pas particulièrement adaptée en suburbain avec des sections en branches à plus faible trafic, pour lesquelles consentir l’investissement nécessaire au passage en CBTC est discutable. De même, pour les modes légers comme le tramway qui va gagner en automatisme, mais limité à certaines zones et certaines fonctionnalités, pour lesquelles cette technologie est peu candidate. »

Revenant sur le thème de la standardisation, le constat est aussi sévère : « Il n’existe pas de standard d’interopérabilité pour son exploitation, alors qu’il existe un vrai besoin de pouvoir basculer des trains d’une ligne à l’autre. Aujourd’hui on ne peut le faire si on n’a pas le même système sur toutes les lignes. Pour les opérations de modernisation de type brown field, il manque une gradation des modes d’exploitation du système qui en faciliterait le phasage sans avoir à enclencher simultanément toutes les disciplines, une réponse technique multi-GOA offrirait plus de souplesse. Et il manque aussi une compatibilité multistandard pour permettre une migration douce entre ancien et nouveau système. » Claude Andlauer estime enfin que le CBTC pourrait tirer profit des innovations technologiques du véhicule autonome, avec la fusion de capteurs, les nouveaux modes d’assistance à la conduite, l’évolution du paradigme de démonstration de la sécurité, etc. Et que concernant le Maas et le transport à la demande, le CBTC a sa valeur ajoutée à apporter. « Voilà la perception, vue d’un opérateur, des marges de progrès pouvant amener l’industrie à entretenir son avance technologique face à la mondialisation de cette technologie » conclut le responsable RATP.

Concurrence avec le véhicule autonome

Jérôme Lefebvre, directeur du projet Nexteo à la SNCF, rappelle que ce projet est né à la fois d’un constat et d’une opportunité. Le constat c’est la saturation des lignes de RER en Ile-de-France. « Sur l’axe est – ouest, le RER A est la ligne ferroviaire la plus fréquentée d’Europe. Le prolongement d’Eole vers l’ouest, et l’équipement du tronçon central de cette ligne avec Nexteo, permettra progressivement entre 2022 et 2024 de désaturer le RER A. Sur l’axe nord – sud, ce sont les RER B et D, qui ont vu leur trafic voyageurs augmenter d’année en année, qui sont aujourd’hui saturés. Eole et les lignes B et D représentent 1,8 million de voyageurs par jour, soit un tiers de la totalité du trafic voyageurs de la SNCF ». L’opportunité, c’est le renouvellement des matériels roulants, qui permettra d’y greffer un système CBTC1 analogue à celui déployé sur les métros automatiques. « L’objectif est d’augmenter la capacité, de passer de 16 à 22 trains à l’heure sur Eole avec la possibilité d’aller jusqu’à 28. » Sur le tunnel Châtelet – Gare-du-Nord, que se partagent les lignes B et D, « il faut se rapprocher des 32 trains par heure nominaux, alors qu’aujourd’hui on en est entre 28 ou 29 trains par heure », précise Jérôme Lefebvre. « Entre Villeneuve-Saint-Georges et Gare-de-Lyon, on veut augmenter le débit du RER D de quatre trains par heure avec Nexteo. Il s’agit à la fois d’améliorer la capacité, la qualité de service, la ponctualité, mais aussi la résilience du système de transport. Nexteo va permettre de revenir à la normale plus rapidement par rapport à la situation actuelle. »

Quand le directeur de Nexteo regarde ce qui se fait en ERTMS, il précise : « Quand nous avons fait le choix du CBTC pour Eole, c’était la seule technologie qui pouvait permettre d’atteindre la performance attendue et c’est toujours le cas aujourd’hui. Notre challenge c’est de faire prendre la greffe d’une technologie, mature dans l’urbain, sur un environnement ferroviaire ouvert et partagé, sur du ferroviaire lourd, et de le faire sur des lignes exploitées. La technologie CBTC offre la capacité de gérer la mixité des circulations, lors de la migration du parc (les nouvelles rames équipées de Nexteo remplacent progressivement les anciennes), mais aussi en situation perturbée, par exemple pour sortir une rame en panne sans paralyser le trafic. En cas d’incident sur les voies directes, le report d’autres circulations sur les voies RER est aussi possible avec Nexteo grâce à sa capacité à gérer un trafic mixte. La compatibilité avec l’ERTMS est fondamentale. Les nouveaux matériels roulants sauront gérer les dialogues entre les équipements embarqués de Nexteo et ceux de l’ERTMS », précise Jérôme Lefebvre qui ajoute : « Nexteo nous amène aussi à nous réinterroger sur les modes de régulation. Dans les outils modernes de supervision du trafic que nous allons mettre en place en Ile-de-France, un algorithme va combiner la logique d’intervalle sur les tronçons centraux des lignes RER et les logiques d’horaire en périphérie. »

Jérôme Lefebvre évoque – sujet crucial – la compétition qui se joue avec la voiture autonome pour la ressource radio. « Nous avons besoin d’une capacité dans le spectre radio que nous ne sommes pas les seuls à vouloir utiliser. Nous avons des discussions vives au niveau européen pour partager les fréquences radio. Nous avons pour voisins dans le spectre radioélectrique les systèmes ITS2-route qui travaillent sur le véhicule routier intelligent voire autonome. Avec cette concurrence pour la fréquence radio, ce qui se joue c’est la bataille entre l’automobile et le ferroviaire à l’heure de la transformation numérique. A nous, SNCF et RATP, de pousser nos pions ensemble pour défendre nos intérêts. »

Poursuivre la recherche pour continuer à s’améliorer

Dominique Roux, directeur Systèmes de Systra (ingénierie leader dans le domaine des métros), rappelle les éléments fondamentaux qui ont conduit au développement rapide des métros automatiques dans le monde.

La première raison (fondamentale) réside dans l’accroissement rapide de la population. En 2011, la population urbaine a atteint pour la première fois 50 % de la population mondiale. En 2050, les statistiques indiquent que cette part atteindra 70 %. Il en ressort des besoins croissants en mobilité – et Dominique Roux indique que « le transport par mode métro répond parfaitement à ce besoin, en offrant des capacités allant jusqu’à 70 000 personnes par heure et par direction ! »

La deuxième raison réside dans les performances apportées par les métros automatiques : le responsable de Systra indique que : « Les intervalles entre trains sont abaissés à 85 secondes, les cadencements atteignent plus de 40 trains par heure et les taux de disponibilité vont jusqu’à 99,99 % ; ce qui confère au métro automatique une très haute qualité de service au passager. »

La troisième raison réside dans l’amélioration du coût global de possession. Ainsi, Dominique Roux souligne que le coût d’investissement (Capex) d’un métro automatique est sensiblement plus élevé (+12 %) que celui d’un métro traditionnel. Mais les coûts d’exploitation (Opex) eux, deviennent significativement inférieurs (les gains pouvant aller de 30 % à 40 % par rapport au métro traditionnel).

La quatrième raison réside dans le vieillissement des réseaux existants qui, lorsqu’ils sont renouvelés, s’accompagne très fréquemment d’une automatisation des lignes. Sur ce segment des rénovations de ligne, Dominique Roux explique que l’on voit apparaître de plus en plus de nouveaux types de « migrations ».

Sur les réseaux urbains : ce sont des migrations de type GoA4 vers GoA4 où l’on doit gérer l’upgrade d’un système automatique existant vers un nouveau système automatique. On peut citer ici : Lausanne, Lille, Lyon… Sur les réseaux périurbains, l’accroissement de la taille des villes amène à faire se rejoindre l’urbain et le périurbain – et c’est ainsi que des systèmes ayant des contraintes très diverses se retrouvent au sein de projets très complexes comme Nexteo, Crossrail…

Enfin, sur le sujet des véhicules autonomes, Dominique Roux partage les avancées déjà réalisées par Systra – et l’application dans le domaine des transports guidés. Il souligne la porosité des pratiques observée de plus en plus entre les différents modes de transport (dans notre cas, entre le véhicule autonome et le métro automatique). Ces partages de pratique sont source d’innovation et nous tournent vers l’avenir.

Valérie Chrzavzez