Pour sa maintenance, l’industrie ferroviaire mise sur le tout numérique

Internet des objets, drones, intelligence artificielle… l’industrie ferroviaire capitalise sur les nouvelles technologies pour accéder à une maintenance toujours plus prédictive. La SNCF est particulièrement en avance dans ce domaine.
 
« En raison d’une rupture de caténaire, le trafic est interrompu sur la ligne ». Si vous êtes un habitué du train, vous aurez immédiatement traduit ce message par un temps d’attente interminable sur le quai. Et si vous êtes à bord d’une rame, vous n’avez plus qu’à espérer que cet incident technique ne se double pas, en période estivale, d’une panne de la climatisation rendant la situation particulièrement intenable.
 
Cet été encore, la multiplication de pannes informatiques, mécaniques ou électriques a entraîné des retards conséquents. Face à l’insatisfaction croissante des voyageurs qui font le choix du train, la SNCF s’est engagée dans un plan de transformation faisant un large appel aux nouvelles technologies.
 
En avril 2016, Guillaume Pepy, PDG du groupe de transport ferroviaire, présentait son plan d’”internet industriel” budgété à 500 millions d’euros. D’ici à 2020, la SNCF prévoit le déploiement de centaines de milliers de capteurs pour la maintenance prédictive des rames, l’inspection des voies ferrées ou la surveillance des gares.

L’association gagnante de l’IoT et de l’IA

Par internet industriel, il faut comprendre l’association de l’internet des objets et de l’intelligence artificielle. En plaçant des capteurs partout, sur les voies, les postes d’aiguillage, le matériel roulant ou dans les gares, l’objectif principal consiste à généraliser la maintenance prédictive.
 

De la climatisation aux pantographes

Si on reprend l’exemple de la climatisation des trains, il s’agit d’éviter à tout prix d’immobiliser un train et plus encore de faire descendre les voyageurs sur les voies. Des senseurs mesurant notamment le débit d’air permettent de prévenir les défaillances et d’orienter les actions de maintenance plutôt que de se tenir un calendrier de maintenance préventive. D’autres capteurs détectent les fragilités susceptibles d’entraîner une rupture de caténaire.
 
La SNCF analyse aussi les données transmises par les portes pour vérifier leur bonne fermeture. Il en va de même du chauffage, des sanitaires, des batteries, des freins, des compresseurs qui servent à fabriquer l’air pour les freins ou des pantographes, ces bras articulés qui dans un train électrique établissent le contact avec la caténaire.

Baisse de 20% des coûts liés à la maintenance des rames

Si le Francilien ou le Regio 2N (train de banlieue parisienne à deux niveaux) sont nativement équipés pour l’internet industriel, la SNCF a dû barder ses rames plus anciennes d’objets connectés pour assurer ce télédiagnostic. Par ce réaménagement des équipements vieillissants avec l’apport de nouvelles technologies (ce que l’on appelle le “retrofit”), l’objectif est de passer les trois quarts du matériel roulant en maintenance prédictive en 2020.
 
Ce vaste plan d’internet industriel se traduit déjà par une baisse de 20 % des coûts liés à la maintenance des rames. Dans une interview publiée sur le site institutionnel du groupe public, un expert de la SNCF explique que 90 % des opérations de maintenance préventive consistent à vérifier un niveau, une cote ou une performance. “En ayant accès à ces données, nous nous épargnons tout ça pour se focaliser sur les 10% restants.”

Les gares et l’infrastructure réseau également concernées

L’internet industriel ne se limite pas au seul matériel roulant. Dans les gares, la SNCF fait aussi appel à l’internet des objets pour réduire les temps d’indisponibilité des ascenseurs, des escalators, des portes automatiques ou des luminaires en détectant au plus tôt les signes de défaillance.
 
De même, SNCF Réseau multiplie les capteurs pour inspecter les 30 000 km de voies ferrées. Les ouvrages d’art et les équipements particulièrement sensibles du réseau que sont les aiguillages, les passages à niveau ou les poteaux caténaires sont surveillés de près. Il s’agit de détecter en temps réel les éventuelles avaries.
 
A partir des données remontées par les capteurs mesurant l’intensité électrique, la température et l’hydrométrie, il est possible d’optimiser la “santé” des aiguillages en anticipant des dérives potentielles.
 
Il s’agit, par ailleurs, d’analyser le comportement de la géométrie de la voie. Un wagon bardé de capteurs va enregistrer les irrégularités du rail. Charge ensuite à un algorithme d’intelligence artificielle de prédire son comportement en fonction du poids circulé et de la météo. D’autres capteurs locaux cette fois vont mesurer la température du rail sachant que l’acier se déforme en période de canicule.

Des drones pour inspecter les équipements sensibles

La SNCF recourt aussi à de plus gros objets connectés que sont les drones. Dans les technicentres, ils servent à contrôler l’état de la toiture des wagons. A l’extérieur, ils inspectent l’état des ouvrages d’art et des équipements sensibles ou analysent la végétation environnante au bord des voies.
 
En fonction des essences végétales présentes, il s’agit d’anticiper la pousse afin d’éviter l’envahissement des rails. L’intégration des données météo permet de concentrer les efforts sur les zones sensibles du réseau où le risque de chute de branches, voire d’arbres, est le plus élevé. SNCF Réseau a même créé Altametris, une spin-off dédiée à la maintenance des infrastructures à partir de drones.

IBM et Sigfox, partenaires de la SNCF

Pour conduire ce vaste plan d’internet industriel, la SNCF a constitué un écosystème d’entreprises haute technologie. En 2017, elle signait un contrat de trois ans avec IBM pour utiliser l’hébergement en nuage du géant américain et son système d’intelligence cognitive baptisé Watson. Pour la transmission des données sur tout le territoire, l’entreprise publique fait aussi appel à LoRa et Sigfox, les réseaux bas débit dédiés conçus pour l’IoT.
 
La SNCF a aussi ouvert un Espace 574 (“maison du digital” dont le nom vient du record mondial de vitesses sur rail établi par la SNCF en 2007), à Labège, près de Toulouse. Dans ce que l’on appelle l’IoT Valley, elle se trouve ainsi à proximité de Sigfox mais aussi d’Intesens. Cette startup avec qui elle travaille conçoit des capteurs sans fil destinés à la surveillance à distance d’installations industrielles.