Vers un rail plus durable et performant : innovations et solutions pour optimiser le transport ferroviaire

En matière de transport de personnes et de marchandises, le rail présente déjà une empreinte environnementale très faible comparée à celle de la route. Il existe néanmoins encore une marge de progression pour optimiser le trafic sur les infrastructures ferroviaires existantes. L'ajout de nouveaux trains constitue l'une des solutions possibles. Dans l'UE, cette évolution s'est accélérée grâce à la libéralisation du marché ferroviaire et à l'arrivée d'opérateurs privés ou internationaux.

Les fabricants de matériel roulant peuvent également optimiser la capacité des trains, et les nouvelles rames sont désormais conçues pour accueillir 15 à 20 % de voyageurs supplémentaires. 

Toutefois, la solution la plus efficace et la plus répandue aujourd'hui consiste à moderniser les systèmes de signalisation. Ces derniers permettent de réduire l'intervalle entre les trains. La ligne Paris-Lyon, qui compte déjà parmi les lignes à grande vitesse les plus fréquentées d'Europe, illustre parfaitement cette évolution. Son passage au système de signalisation ERTMS niveau 2 permet d'augmenter encore sa capacité, faisant passer le nombre de trains de 13 à 16 aux heures de pointe.

L'efficacité ne se limite pas au seul trafic ferroviaire. L'amélioration de la performance passe également par une plus grande disponibilité des trains, ce qui nécessite un niveau de maintenance élevé. Dans ce secteur, la maintenance est traditionnellement considérée comme une activité coûteuse et chronophage. Cependant, de nouveaux paradigmes émergent, portés par les avancées technologiques en matière de capteurs, de logiciels et de connectivité. Grâce à une surveillance plus fine de l'infrastructure et du matériel roulant, rendue possible par des capteurs transmettant des données en temps quasi réel au système de contrôle, la maintenance périodique peut désormais céder la place à une maintenance conditionnelle. Les capteurs détectent l'état exact des équipements et peuvent identifier les anomalies avant qu'elles ne provoquent des pannes. Cette approche permet d'optimiser le coût des interventions tout en prévenant les défaillances inattendues.

Cette démarche proactive de maintenance, fondée sur les données, peut être enrichie par une dimension prédictive. La maintenance prédictive s'appuie sur l'exploitation des données issues des équipements. Les ingénieurs analysent l'historique des données collectées grâce aux algorithmes d'intelligence artificielle et d'apprentissage automatique pour développer des modèles prédictifs. Cette approche permet aux opérateurs ferroviaires d'anticiper avec précision le moment et la nature des potentielles défaillances, leur donnant ainsi la possibilité d'agir en amont pour les prévenir.

Au-delà de l'optimisation des opérations et de la maintenance, il est essentiel d'améliorer les processus de conception et de développement, dans un contexte où le marché exige des cycles toujours plus courts. Cette optimisation peut prendre diverses formes. L'adoption d'une conception standardisée et modulaire permet notamment de réduire les délais et les coûts d'investissement. Les outils numériques jouent également un rôle croissant : les jumeaux numériques et l'automatisation des tests accélèrent considérablement les tâches chronophages. Enfin, la délocalisation ciblée de certaines phases de développement vers des pays présentant des avantages compétitifs durables constitue un autre levier d'optimisation des coûts, sous réserve naturellement de maintenir le niveau de qualité requis pour les travaux d'ingénierie.

Déploiement de l'ETCS dans le réseau ferroviaire belge

Akkodis a accompagné le déploiement de l'ETCS (European Train Control System) sur le réseau ferroviaire belge. Cette composante de signalisation et de contrôle-commande du système européen de gestion du trafic ferroviaire nécessitait une automatisation des processus d'ingénierie pour garantir un déploiement efficace. La digitalisation des processus, auparavant basés sur le papier, a permis d'optimiser les délais, de minimiser les erreurs et de rationaliser l'utilisation des ressources qualifiées, par nature limitées.

L'automatisation du processus d'ingénierie ETCS (niveaux 1 et 2) a apporté plusieurs avantages majeurs : une gestion plus efficace des modifications d'infrastructure ferroviaire, une meilleure traçabilité et un respect facilité des normes de sécurité. Le gestionnaire du réseau a ainsi pu conserver la maîtrise totale de ses données d'exploitation. Pour atteindre ces objectifs, Akkodis a développé une suite d'outils d'automatisation réduisant significativement la durée des études d'ingénierie. Cette solution a pu générer l'ensemble des informations nécessaires au déploiement de l'ETCS (tableaux d'itinéraires, plans d'installation, paramétrage des balises, scénarios de test, etc.) et s’interfacer avec les différents systèmes existants du gestionnaire d’infrastructures.

La génération automatique des livrables (plans d'installation, configurations matérielles, documents de certification, etc.) a permis de réduire les risques d'erreur tout en améliorant la qualité des données de signalisation. Dans le prolongement de ce projet, Akkodis a initié un programme de R&D visant à automatiser l'acquisition des données de signalisation à partir des plans, en s'appuyant sur l'apprentissage automatique et le traitement d'images.

Technologies innovantes pour l'inspection des caisses en matériaux composites et le développement des organes de roulement

Le projet de recherche Gearbodies, financé par l'Union européenne, contribue au développement de trains plus économiques et plus durables. Ce programme se concentre sur deux axes majeurs : l'allongement des périodes de révision et l'optimisation des processus de maintenance.

L'extension des intervalles de révision est rendue possible grâce à l'utilisation de nouveaux matériaux. Dans ce cadre, Gearbodies a développé plusieurs prototypes innovants : des composants d'organes de roulement en élastomère-métal, des roulements à faible coût sur cycle de vie, de nouvelles solutions de lubrification, ainsi que de nouveaux matériaux pour les bagues et les rouleaux.

L'amélioration des processus de maintenance s'appuie sur le développement d'une technologie modulaire innovante visant à réduire le temps d'inspection des caisses légères. Cette solution repose sur une plateforme robotisée qui se déplace avec précision le long de la caisse en transportant l'ensemble des équipements d'inspection. La contribution d'Akkodis au projet Gearbodies s'est concrétisée par la conception et la réalisation de cette plateforme robotisée, ainsi que par le déploiement de techniques d'inspection par infrarouge et ultrasons. Ces développements ont permis d'optimiser les algorithmes d'inspection non destructive permettant de voir les défauts au sein des matériaux composites utilisés.

 Accélérer les livraisons : Akkodis accroît ses capacités d'ingénierie ferroviaire 

Les acteurs du secteur ferroviaire accordent une importance croissante à l'optimisation des nouveaux développements, avec une forte pression pour réduire les cycles et les coûts de développement. Pour relever ce défi, Akkodis transforme ses méthodes d'exécution de projets et sa collaboration avec ses clients, tout en délocalisant certaines activités vers des pays à coûts compétitifs.

Pour répondre à cette évolution, Akkodis développe ses capacités d'ingénierie ferroviaire dans ces pays en constituant une équipe projet globale, axée sur la collaboration transfrontalière et l'exécution efficiente des projets. À titre d'exemple, en 2022, Akkodis a ouvert un bureau d'ingénierie ferroviaire au Maroc, pays où le groupe est implanté depuis 2014. Cette entité, qui a connu une forte croissance, a été auditée et officiellement référencée par les services qualité fournisseurs de grands clients ferroviaires d'Akkodis.

Par ailleurs, l'exécution des projets évolue d'une approche en régie vers un engagement plus étroit avec les clients et un modèle d’exécution au forfait, structuré en lots de travaux. Ce modèle engage le fournisseur à produire les livrables attendus dans un cadre temporel et budgétaire défini. La performance est ensuite évaluée selon plusieurs indicateurs clés, notamment le respect des délais (On-Time Delivery - OTD) et de la qualité dès la première livraison (First Time Right - FTR). 

Exécution automatisée des essais

Le centre d'expertise RAMS d'Akkodis en Espagne a développé des procédures d'essai automatisées pour vérifier et valider la conformité des produits, services et systèmes aux exigences et spécifications. Les ingénieurs conçoivent des logiciels spécialisés permettant d'exécuter plusieurs essais en parallèle, une approche nettement plus rapide que les tests manuels.

Prenons l'exemple de l'installation d'une nouvelle voie ou de la construction d'une nouvelle gare : il est essentiel de tester le système d'enclenchement, un dispositif de sécurité qui assure la liaison entre les équipements fixes installés sur les voies et le matériel roulant. Des essais approfondis sont nécessaires pour vérifier que les commandes émises par le système d'enclenchement sont correctement reçues par l'ensemble du système de sécurité. Pour répondre à ce besoin, des bancs d'essai virtuels ont été développés, capables d'exécuter des milliers de scénarios de test pour identifier les erreurs potentielles.

Dans le domaine de la signalisation, l'automatisation des essais occupe également une place prépondérante. Les ingénieurs d'Akkodis excellent notamment dans l'automatisation de l'élaboration des plans d'installation pour les systèmes de signalisation. Les cycles d'essai sont générés et exécutés automatiquement, permettant aux ingénieurs de connecter le dispositif d'essai sur site et de réaliser des tests exhaustifs couvrant l'ensemble des fonctionnalités de l'équipement. Les rapports sont ensuite générés automatiquement et archivés de manière structurée, facilitant ainsi leur consultation par les auditeurs chargés de certifier l'installation.

Simulateurs ferroviaires

Depuis plus de 10 ans, Akkodis développe des simulateurs de train. À l'instar des simulateurs de vol utilisés pour former les pilotes de ligne, ces équipements optimisent la formation des conducteurs ferroviaires. Les simulateurs intègrent un ensemble d'ordinateurs et d'écrans connectés à des commandes physiques reproduisant fidèlement celles d'une véritable cabine de conduite. Leur conception modulaire permet leur déploiement aussi bien sur des plateformes de simulation sophistiquées (cabines de train à l'échelle 1:1) que sur des équipements légers d'autoformation comme des ordinateurs portables.

L'utilisation de ces simulateurs révolutionne la formation en réduisant considérablement les délais et les coûts. Au lieu de devoir accompagner un conducteur expérimenté pendant plus d'un an, les stagiaires peuvent s'entraîner sur simulateur dans des conditions quasi réelles, grâce à la reproduction fidèle des voies existantes. Cette approche permet aux nouveaux conducteurs de passer presque directement du simulateur au train, avec un minimum de formation complémentaire.

Akkodis a su adapter ses solutions aux besoins spécifiques, aux contraintes budgétaires et aux configurations des centres de formation de ses clients. La version premium propose une réplique exacte de la cabine de conduite, intégrant l'ensemble des boutons et commandes d'un train réel. Elle peut même être installée sur une plateforme dynamique, similaire à celles utilisées dans l'industrie aéronautique et aérospatiale. La version « cabine légère », plus économique mais tout aussi efficace sur le plan pédagogique, remplace la majorité des équipements par des écrans tactiles, ne conservant que les commandes essentielles comme le régulateur de vitesse et les commandes d'ouverture des portes. L'immersion des stagiaires est assurée par des écrans géants de 80 pouces qui entourent la cabine de simulation. Enfin, la version ultraportable, idéale pour l'autoformation, propose une console de commande principale reproduite sur écran tactile et connectée en USB.

Aujourd'hui, plus de 15 de ces simulateurs sont opérationnels à travers le monde. Depuis 2016, Akkodis a concrétisé plus de 20 projets de simulateurs de conduite, démontrant son expertise non seulement dans le secteur ferroviaire, mais aussi dans les domaines aéronautique, automobile et naval.

 

 

  Téléchargez notre livre blanc

 

 

________________

 

A propos d'Akkodis dans le secteur ferroviaire :

 

Akkodis dans le secteur ferroviaire bénéficie d'une empreinte internationale avec plus de 1 500 spécialistes ferroviaires répartis en Allemagne, Australie, Autriche, Benelux, Canada, Danemark, Espagne, États-Unis, France, Inde, Italie, Maroc, République tchèque, Royaume-Uni, Singapour, Suède et Suisse.

  

Akkodis apporte ses services d'ingénierie et de conseil informatique à l'ensemble des acteurs du secteur ferroviaire : opérateurs, fabricants de matériel, gestionnaires d'infrastructures et fournisseurs. Ses consultants contribuent à des projets de développement dans des domaines variés comme le matériel roulant, la signalisation, les infrastructures, ainsi que les services de cycle de vie.