L'usine du futur se prépare chez SNCF

Une révolution technologique en train de se dérouler dans le matériel roulant. Il y a eu plus de changements ces 4 dernières années qu’au cours des 20 précédentes. L’objectif de SNCF est de concevoir avec ses partenaires un train autonome, connecté et zéro émission. Cela implique bien sûr une maintenance ad hoc. C’est le programme "Usine du futur", qui intègre des nouvelles technologies dans le quotidien des technicentres et des agents. En voici quelques exemples.

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Le droïde porteur

Qu’est-ce que c’est ?

D’emblée, les agents l’ont surnommé Wall-E, du nom de ce robot attachant créé par le studio d’animation Pixar. Ce petit charriot autonome est pour l’instant utilisé uniquement au technicentre d’Oullins, dans la banlieue lyonnaise, pour transporter des pièces électroniques entre le service de logistique et celui de réparation des pièces. Les agents logisticiens placent les pièces sur le droïde, et sélectionnent sur l’écran tactile le trajet vers l’atelier de réparation. Lorsque le robot atteint le service voulu, l’agent qui le réceptionne a juste à appuyer sur l’écran "Go back" pour retourner le robot à l’envoyeur.

Pour circuler, le droïde dispose de 6 roues, dont 4 pour se déplacer en crabe. C’est l’une des ressemblances avec Wall-E, qui a des chenilles en guise de pieds. Des lasers jaunes et bleus rendent le droïde porteur plus visible pour les agents, et lui donnent aussi un petit air de R2D2, le robot rond de Star Wars.

"C’est très important de créer un robot sympathique, sinon la robotique peut faire peur, estime Vincent Talon, co-fondateur de la startup Twinswheel. Plus R2D2 que Robocop, s’amuse-il. Nous avons porté une attention particulière au design, mais aussi à sa façon de se déplacer, très fluide". Mission accomplie, selon Olivier Chesnel, dirigeant de proximité logistique. "Les agents l’ont adopté très rapidement", témoigne-t-il.

Les bénéfices

"Dévolu au transport des pièces, le droïde permet aux agents de se recentrer sur des tâches à plus forte valeur ajoutée, explique Olivier Chesnel. Cela diminue aussi le temps que les pièces passent en réparation, et donc la gestion des stocks."

Où en est le projet ?

La première version du droïde, standard, a été présentée à l’été 2017 par la startup Twinswheel aux agents du matériel du technicentre d’Oullins. Ces derniers ont fait part de leurs remarques, pour ajouter par exemple une table élévatrice. Un an plus tard, la version finale voyait le jour. Actuellement testé au technicentre d’Oullins, où le robot se déplace sur une trentaine de mètres, le prototype devrait bientôt rejoindre le technicentre de Vénissieux* "Usine du futur", où plusieurs exemplaires seront utilisés pour couvrir une distance de 300 mètres.

* le technicentre d'Oullins sera déménagé à Vénissieux à l'été 2019.

Vidéo : Usine du futur : le droïde porteur

L’exosquelette

Qu’est-ce que c’est ?

Oubliez Iron Man. L’exosquelette développé par la SNCF, en partenariat avec Ergosanté technologie, est destiné à préserver la santé physique de l’agent plus qu’à décupler sa force. Cependant lorsqu’un agent du matériel doit manipuler un bloc de frein de 30 kg, l’exosquelette lui permet de le soulever plus facilement. Les exosquelettes sont testés également dans les usines (Peugeot, Airbus…), mais la plupart assurent une seule fonction. Le prototype en cours d’étude à la SNCF en réunit cinq : c’est un support pour maintenir 3 positions : les cervicales lorsque l’agent regarde vers le haut, la posture des bras en l’air, et la flexion du tronc vers l’avant. En plus, c’est une assistance à la manutention, à hauteur de 15 kg, ainsi que pour porter des outils lourds.

La difficulté

"Ces cinq fonctions sont à l’image des tâches des agents du matériel, très variées, assure Yonnel Giovanelli, ergonome et chef de ce projet à la direction du matériel SNCF. Mais il faut avancer prudemment avec les exosquelettes, car ils modifient totalement le fonctionnement des muscles et le comportement physique. On n’en connaît pas encore les effets à moyen et long terme."

Où en est le projet ?

La conception technique a commencé en mars 2017. En tout, une vingtaine d’agents ont testé l’exosquelette. Le deuxième prototype, "Shiva exo" est expérimenté depuis le 20 janvier 2018. Une version finalisée devrait voir le jour fin mars 2019. Les établissements pourront s'en doter dès le mois de juillet 2019.

Le banc de maintenance

Qu’est-ce que c’est ?

25 secondes pour effectuer plus de 700 mesures. C’est la promesse du banc de maintenance, actuellement en expérimentation au technicentre Atlantique (à Châtillon). Le banc de maintenance tel qu’il est conçu par SNCF et son fournisseur partenaire réalise automatiquement des mesures géométriques sur les essieux et le système de freinage*. Mais il va plus loin puisqu’il détecte également les défauts, notamment sur les tables de roulement. Il décèle ainsi les plats ou les cavités sur les roues. "Lors de l’installation du banc en décembre 2015, c’était une première mondiale", assure Jean-Pierre Gielen, chef de la division organes de roulement à l’ingénierie du matériel.

*Le module consacré aux organes de frein réalise des mesures et des contrôles sur les disques, les garnitures et les semelles.

Les bénéfices 

Etant donné qu’il y a 26 ou 30 essieux sur un TGV, l’opération traditionnellement réalisée par des agents du matériel demande près d’une journée pour trois opérateurs. Le passage sur le banc de maintenance, qui réalise les mêmes prestations, ne prend que 25 secondes.

Ce gain de temps occasionne aussi une immobilisation moins longue. Le train peut passer plus de temps en service commercial. "On estime que pour chaque passage au banc, on peut gagner une journée d’exploitation pour la rame concernée", détaille Sébastien Collet, chef de projet banc de maintenance.

Le banc étant positionné sur une voie de circulation classique, il permet aussi de réduire l’utilisation des installations de maintenance spécialisées (voies atelier avec fosse et passerelles, systèmes de levage).

Autre avantage: le banc de maintenance permet d’examiner le train plus régulièrement, donc de gagner en sécurité mais aussi d’optimiser la durée de vie des différentes pièces.

"L’enjeu à terme est de gagner l’équivalent de trois rames TGV par an", confie encore Jean-Pierre Gielen.

Où en est le projet ?

Pour le moment, le banc de maintenance n’existe qu’en un seul exemplaire, au technicentre Atlantique. Il devrait être déployé dans quatre autres technicentres courant 2019.

Conçu sur un système modulaire, le banc de maintenance est pour le moment limité aux modules essieux et freins. L’objectif est d’étendre la vérification et la détection de problèmes à l’examen de la caisse, du dessous de caisse et du pantographe.

L’aspirateur à particules

Qu’est-ce que c’est ?

Les particules de frein représentent une grande partie de la pollution de l’air dans les gares souterraines*. L’aspirateur à particules est l’une des expérimentations menées par SNCF pour y remédier. Il s’agit d’un dispositif mécanique rajouté sous le train, dont les turbines d’aspiration se déclenchent lors du freinage. Lorsque les garnitures s’appuient sur les disques de frein, les particules sont récupérées par des tuyaux flexibles et stockées dans des filtres.

*Le réseau souterrain exploité par SNCF Transilien représente moins de 7% du réseau total d’Île-de-France, à savoir 25 gares sur les 391 que compte la Région.

Les difficultés

" Le principe est très simple, mais il faut bien travailler la forme des rainures, le débit d’air, les filtres, etc. pour capter un maximum de particules tout en maintenant les performances de freinage ", explique Philippe Clément, chef du projet chez SNCF.

Où en est le projet ?

Le contrat d’expérimentation entre Tallano Technologie, l’entreprise à l’origine de l’aspirateur à particules, et SNCF a commencé en septembre 2018. En juin 2019, une phase d’essais au banc de freinage évaluera l’efficacité du système selon un protocole imaginé par SNCF. La taille et la quantité des particules non aspirées seront mesurées.

Ensuite, d’octobre 2019 à septembre 2021, SNCF testera le système installé sur deux Transilien pour en évaluer cette fois les performances et la maintenabilité dans le temps.

Vidéo : L'aspirateur à particules, technologie Tallano testée par SNCF

Le train hybride

Qu’est-ce que c’est ?

L’objectif est de développer le 1er train hybride français, en ajoutant des batteries à une rame Régiolis existante. Le but est de diminuer les nuisances liées à la traction diesel (les émissions de gaz à effet de serre, particules, etc.) et de réduire les coûts d'exploitation (économies d'énergie et de maintenance des moteurs diesel). SNCF mène le projet avec le constructeur Alstom et a lancé une expérimentation sur une rame Régiolis avec le concours financier de quatre régions, Grand Est, Nouvelle-Aquitaine, Occitanie et Centre-Val de Loire.
Il s’agit de remplacer 2 des 4 moteurs Diesel présents sur la rame par des batteries lithium-ion de grande capacité. Celles-ci récupèrent l’énergie de freinage du train, la stockent et la réutilisent pour subvenir aux besoins énergétiques du train (traction, chauffage ou éclairage).
Dès 2020, le premier Régiolis hybride circulera en essai. La modification du matériel existant, sans modifier l’infrastructure ni l’exploitation, permettra un déploiement rapide à grande échelle.

Les bénéfices

Alléger à court terme la facture d’exploitation :

  • 20% d’économie d’énergie
  • -30% à -50% des coûts de maintenance des moteurs Diesel

Diminuer les émissions de polluants :

  • -20% de gaz à effet de serre

Où en est le projet ?

Les contrats pour lancer la première expérimentation ont été signés en juillet 2018. SNCF et ses partenaires investissent 16,6 millions d’euros dans ce projet. Cette année, le prototype du système de stockage sera réalisé et testé sur banc. Dès 2020, le premier TER hybride circulera en essais. Il entrera en service commercial mi-2021 pour valider en conditions réelles les fonctionnalités et les performances du train. En fonction des résultats de l'expérimentation et du souhait des régions, le déploiement en série pourra être envisagé à partir de 2022.

Chiffres clés

Le parc TER actuel :

  • 2 300 rames
  • 50% du parc TER équipé d’une traction thermique pour 40% des kilomètres parcourus
  • 20% du parc TER bi-modes équipé d’une traction électrique et thermique
  • Un parcours moyen pour chaque rame d’environ 100 000 km par an
  • 4 séries thermiques majeurs : XTER (âge moyen 20 ans), X73500 (17 ans), AGC (10 ans), Régiolis (3 ans)
     
  • Près de 1 700 Gwh d’énergie de traction consommés par an pour TER dont près de 25% en thermique
  • 401 000 tonnes de CO2 émises par an
  • Environ 75% des émissions de gaz à effet de serre pour TER sont issus de la traction thermique
  • Un voyage en TER est en moyenne 5 fois moins émetteur de CO2 qu’un voyage en voiture

Le train autonome

Qu’est-ce que c’est ?

Il s’agit de l’automatisation de la conduite des trains. Deux prototypes  de trains autonomes seront développés  d’ici  5 ans. En septembre dernier, deux consortiums, pilotés par SNCF et l’Institut de Recherche Technologique Railenium ont été constitués :

  • L’un dédié à la réalisation d’un prototype de train fret autonome
  • L’autre à la conception d’un prototype de train TER autonome pour les voyageurs

Chaque consortium réunit des entreprises technologiques et industrielles : Alstom (industrie ferroviaire), Altran (services d’ingénierie et de recherche & développement), Ansaldo (conception et installation de signalisation ferroviaire) et Apsys (conseils et solutions logicielles innovantes) pour le premier, et Bombardier (industrie ferroviaire), Bosch (équipementier pour l'industrie automobile), Spirops (recherche et développement en intelligence artificielle) et Thales (groupe d'électronique spécialisé dans l'aérospatiale, la défense, la sécurité et le transport terrestre) pour le second.

Les bénéfices

L’automatisation apporte des bénéfices concrets pour les voyageurs et les chargeurs :

  • plus de trains pourront rouler donc plus de personnes et de marchandises transportées
  • la gestion des imprévus sera améliorée grâce à une circulation harmonisée et une vitesse optimisée
  • la consommation d’énergie sera diminuée, ce qui réduira donc l’empreinte écologique du train

Où en est le projet ?

En 2019, des projets complémentaires sont menés en parallèle de celui du train autonome. D’une part, la téléconduite, conduite à distance d’un train, et d’autre part, l’automatisation des fonctions de lecture de la signalisation et de la détection des obstacles.
La téléconduite permettra dès 2021 de réaliser des parcours entre un dépôt et une gare de départ ainsi que des dessertes de clients fret. L’objectif ensuite est d’exploiter des trains avec tous les niveaux d’automatisme à partir de 2025.
Le développement des deux prototypes de trains autonomes, fret et voyageurs, nécessite 57 millions d’euros de financement par SNCF et ses partenaires.
" Faire circuler un train entièrement autonome en milieu ferroviaire constituera une grande première. Le métro le fait depuis des années, mais c’est en milieu fermé sur des distances très courtes. Avec le train autonome, SNCF se fixe une grande ambition", précise Luc Laroche, Directeur du projet train autonome de SNCF.