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De l’intelligence artificielle à la cybersécurité, en passant par la robotique ou les nouveaux matériaux, la SNCF mise sur les technologies émergentes pour transformer le ferroviaire. Découvrez comment nous explorons le futur pour rendre le train plus performant, économique et écologique.

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Les sciences au service de la compétitivité du ferroviaire

Le saviez-vous ? Outre nos conducteurs de trains, agents d’accueil en gare ou chefs de bord, nous comptons aussi dans nos rangs des physiciens, des énergéticiens, des spécialistes de l’intelligence artificielle et même des experts en sciences cognitives.

Leur mission est d’identifier les technologies du futur les plus prometteuses et de les adapter aux enjeux du secteur ferroviaire. Leur travail se veut donc très concret : il s’agit de mettre à profit diverses sciences afin de rendre le train plus compétitif sur tous les plans (fiabilité, coûts, énergies, etc.). Et ainsi, d’inciter voyageurs comme chargeurs à choisir le train plutôt que la voiture ou le camion.

Une approche collaborative

Les équipes scientifiques de la direction Technologies, Innovation et Projets Groupe (DTIPG) de la SNCF sont à l’avant-garde de cette ambition. Elles portent le programme « Research4Future », dont l’objectif est d’étudier le potentiel d’innovation que représentent les technologies émergentes pour le ferroviaire.

Elles animent également le réseau interne Synapses, regroupant plus de 500 experts scientifiques et techniques qui font vivre la recherche et l’innovation à travers l’ensemble du Groupe.

En savoir plus sur Thibault Pawlak, expert Synapses

L’ambition de Research4Future est d’identifier les technologies émergentes qui donneront demain un avantage au ferroviaire et au groupe SNCF.

David De Almeida, directeur scientifique et de la recherche au sein la direction Technologies, Innovation et Projets Groupe de la SNCF

Un travail d’exploration scientifique pluridisciplinaire

Les experts de la DTIPG et du réseau Synapses, qui sont parfois les mêmes, s’appuient sur des compétences à la fois multiples et complémentaires. D’où un indispensable travail transversal : ainsi, les recherches en cybersécurité ou en sciences de la décision utilisent les avancées de l’intelligence artificielle (IA). Il existe, en outre, des passerelles entre matériaux composites et fabrication additive. La robotique a, quant à elle, aussi besoin des progrès effectués en matière d’ingénierie des systèmes complexes…

Pour mener ce travail d’exploration scientifique, la SNCF s’appuie également sur des partenariats avec plusieurs grandes écoles et universités de pointe. Ces collaborations s’incarnent à travers des projets de recherche collaboratifs et une vingtaine de chaires dans de nombreux domaines. 

Quels sont nos grands sujets de recherche ?

Intelligence artificielle, robots au service de nos agents, matériaux innovants, nouvelles méthodes d'ingénierie, cybersécurité, physique du système ferroviaire, impression 3D ou encore sciences cognitives et de la décision... Découvrez nos grands sujets de recherche.

L’intelligence artificielle

Il s’agit, ici, d’exploiter les données pour prédire l’évolution d’une situation et faciliter ainsi le métier des agents ferroviaires et le parcours des voyageurs. Images, séries de chiffres, mots, statistiques… Tout ce qui peut être stocké numériquement est collecté, analysé, organisé, nettoyé puis soumis à des algorithmes capables d’apprendre à effectuer une tâche de manière automatisée. Un apprentissage automatique qui permet de visualiser le passé pour dessiner l’avenir avec, pour certains sujets, des exigences de confiance et d’explicabilité sur lesquelles nous travaillons également. 

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La robotique

La SNCF développe des robots pour permettre à ses agents de travailler plus efficacement dans des conditions de sécurité optimales. Les domaines d’application sont nombreux : inspection des tunnels, désherbage des voies, déneigement de quais... Leur mise en œuvre passe par la définition d’un modèle économique et par un travail de conviction. Il faut en effet faciliter l’adoption d’un interlogiciel commun par un maximum d’acteurs européens du rail et encourager ainsi les roboticiens à se tourner vers le secteur ferroviaire.

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Les matériaux composites

Utilisés jusqu’ici surtout dans l’aviation, les matériaux composites présentent de nombreux avantages pour équiper les trains du futur. Plus légers et donc moins consommateur d’électricité, aussi résistants qu’un matériau classique, ils permettent de concevoir des pièces complexes de grandes dimensions. L’enjeu est de les produire à grande échelle pour réduire les coûts de production.

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L’ingénierie des systèmes complexes

La complexité du système ferroviaire et l’intégration de nombreuses innovations (tels le train autonome ou le train léger) nécessite la mise au point de nouvelles méthodes d’ingénierie pour décrire et maîtriser les interfaces entre sous-systèmes : un langage, une méthode et des outils communs aux différents experts du matériel roulant, du réseau et de l’exploitation.

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Les télécoms

Le développement des nouvelles technologies dans le domaine des télécoms, et notamment de la 5G, est essentiel pour améliorer la performance du système ferroviaire. Les cas d’application sont nombreux, de la maintenance connectée des installations, aux aides à la conduite des trains, en passant par la digitalisation de la signalisation des « petites lignes ».

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La physique du système ferroviaire

Pour surveiller la géométrie de la voie et prédire les fissures du rail, les chercheurs mettent en œuvre modèles et simulations numériques, ainsi que des tests mécaniques. Autant de travaux mathématiques et physiques qui permettent de mieux organiser les opérations de maintenance sur le réseau.

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Les sciences de la décision

Déterminer la taille optimale de la flotte de rames nécessaire pour réaliser le service proposé aux clients, établir le meilleur choix pour transporter des flux de marchandises, optimiser la régulation et la priorisation entre les trains en cas de perturbation pour un moindre impact sur les voyageurs… Les algorithmes aident aussi à prendre les décisions qui conduiront à une meilleure performance.

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La cybersécurité

Le recours à l’intelligence artificielle pour détecter les attaques informatiques et les rendre inopérantes devient essentiel, dans la mesure où le train du futur sera une machine hautement connectée. L’objectif ? Créer le système le plus résilient possible, capable de détecter puis d’évacuer lui-même le virus qui l’infecte.

La fabrication additive

Réduire les délais de livraison des pièces de rechange, lutter contre l’obsolescence de composants, réparer rapidement des pièces mécaniques… L’impression 3D industrielle, aussi appelée « fabrication additive », permet d’économiser du temps et de l’argent dans les métiers industriels de la maintenance des trains et des infrastructures SNCF.

Les sciences cognitives

Le but est, ici, de faire appel aux sciences humaines (psychologie cognitive, sociologie, anthropologie…) afin d’analyser la perception des clients et ainsi d’adapter au mieux l’offre de service. Et ce, qu’il s’agisse d’information ou d’orientation des voyageurs, de gestion des flux, de confort à bord, de la perception du temps en situation de mobilité, etc.