Internet des objets : la SNCF voit des capteurs partout

« En raison d’une rupture de caténaire, le trafic est interrompu sur toute la ligne ». Dans quelques années, vous n’entendrez peut-être plus ce message en montant à bord des trains de la SNCF.

C’est en tout cas ce qu’espère son président Guillaume Pepy. Il compte pour cela sur les promesses de l’internet des objets conjuguées à celles du big data et à la puissance de calcul du cloud.

Plus d’un an après la présentation de sa stratégie de transformation numérique, la SNCF développait, ce mardi 12 avril, le volet « internet industriel » de ce plan.

Et les ambitions sont grandes. D’ici 2020, le groupe ferroviaire va déployer à un échelon industriel des objets connectés sur l’ensemble de son infrastructure et de son matériel.

Des millions de capteurs qui participeront à la surveillance des gares, à l’entretien des voies ou à la maintenance prédictive des rames. Objectif : gagner en sécurité et en efficacité opérationnelle tout en réduisant les coûts.

Pour ce vaste chantier d’internet industriel, la SNCF a relevé de 450 millions à 500 millions d’euros son plan d’investissement sur trois ans. « Tous les jours, on trouve de nouveaux cas d’usage », se réjouit Guillaume Pepy. En retour, l’entreprise publique espère gagner 10 points de productivité d’ici 2020.

La conjoncture est favorable selon Yves Tyrode, directeur digital de la SNCF. « Un certain nombre d’innovations que nous expérimentons actuellement n’existaient pas il y a seulement un an. Les capteurs sont de plus en plus miniaturisés tout étant de moins en moins énergivores. Leur autonomie dépasse les 5 ans. Enfin, des réseaux dédiés à faible débit couvrent tout le territoire. »

Prévenir les pannes de clim’

La SNCF ne part pas de zéro. Certains trains, parmi les plus récents, sont déjà passés au télédiagnostic. C’est le cas des 184 rames du Francilien dont chaque rame est dotée de 2000 capteurs et émet 70 000 données par mois. Des capteurs qui livrent l’état de santé en temps réel d’un train et mettent en évidence des indices annonciateurs de pannes.

« Sur les portes d’accès aux voyageurs, nous sommes capables de détecter à distance la nature du problème, sa gravité, la durée des travaux à prévoir », avance Cyril Verdun, responsable du pôle ingénierie matériel à Saint-Pierre-des-Corps.

La maintenance prédictive s’applique aussi à la climatisation des trains. Plutôt que de procéder à un contrôle annuel à l’approche de l’été, la SNCF peut tester à distance l’état d’une « clim ». Si elle met plus de cinq minutes à baisser la température de 3 degrés, une intervention est déclenchée.

De l’analyse de l’huile aux sanitaires bouchées, les cas d’usage de capteurs au service de la maintenance sont nombreux [Voir les vidéos mises en ligne par la SNCF].

Mais tout le parc matériel n’est pas au niveau du Francilien, et les rames plus anciennes devront se barder d’objets connectés pour assurer ce télédiagnostic. L’objectif étant de passer 75 % du matériel roulant en maintenance prédictive en 2020.

Les 22 000 agents de maintenance se verront progressivement équipés de tablettes où ils trouveront une documentation technique dématérialisé et toujours à jour – en lieu et place des 9 000 documents papier rangés dans des armoires. Ils pourront aussi saisir les opérations de maintenance en situation de mobilité.

Les technicentres de la SNCF – les sites où le matériel roulant stationne le temps d’effectuer de plus longs travaux de maintenance – vont eux se transformer en « usines du futur » avec des capteurs à tous les niveaux, des imprimantes 3D et de la robotique. C’est-à-dire des robots qui aident les agents pour l’exécution de tâches pénibles ou répétitives.

30 000 km de lignes à inspecter

La surveillance des 30 000 km de lignes et 60 000 km de bords de voies est autre grand chantier. Un réseau qui compte quelque 5 millions de composants à monitorer, tout particulièrement sur les équipements sensibles que sont les aiguillages et les passages à niveau.

Des données terrain sont déjà remontés par les agents équipés de tablettes. Il y a aussi les engins de mesures et les capteurs fixes qui placent 30 % du réseau en télésurveillance.

Il s’agit d’aller plus vite et plus loin en assurant, par exemple, la supervision automatique des pantographes. A savoir ces bras mécaniques articulés qui, depuis la toiture du train, se déplient pour aller capter le courant sur la caténaire. Équipé de caméras, un système expert reconnaîtra les fragilités des pantographes avant qu’une rupture caténaire ne se produise.

En Midi-Pyrénées, région qui se veut fer de lance de l’Internet des objets avec l’IoT Valley basée à Toulouse, la SNCF Réseau mène plusieurs expérimentations. Des capteurs mesurent la température du rail sachant qu’en période de canicule l’acier se déforme. D’autres analysent la géométrie de la voie ou l’affaissement du rail en fonction du tonnage des trains qui y circulent.

Des drones pour prévenir la chute de branches

Le deuxième poste de maintenance de SNCF Réseau, porte sur la maitrise de la végétation aux abords des lignes. La chute de branches peut endommager les caténaires, le feuillage faire patiner les roulements.

La SNCF utilise des engins de mesures mais aussi des drones pour inspecter les rails. Un algorithme croise ces données terrain avec des données exogènes comme la météo.

Ce qui permet d’affirmer que 10 % du réseau concentre 60 % des risques de chutes de branches et de situer les zones sensibles sur une carte.

Pour Claude Solard, Directeur général délégué de SNCF Réseau, l’internet industriel va contribuer à la modernisation et à la sécurité du réseau mais aussi à l’augmentation de la capacité des infrastructures. « Sur les lignes à grande vitesse, 16 trains pourront passer par heure contre 12 aujourd’hui. Soit un gain de 25 %. »

Enfin, les objets connectés entrent en gare. La SNCF entend mettre des capteurs sur les ascenseurs, les escalators, les portiques ou les dispositifs d’éclairage pour améliorer l’accessibilité de ces équipements proposés au public mais aussi réduire la fraude.

Le pilote en cours en Ile-de-France qui porte sur 156 gares sur 380 est encourageant. La facture éclairage a baissé de 30 % tandis que la validation des titres de transport a progressé de 15 %.

De Sigfox à IBM, la SNCF constitue son écosystème IoT

Pour assurer ce déploiement industriel, la SNCF s’appuie sur un ensemble de fournisseurs et de constructeurs. Pour la partie connectivité, le groupe transite par le réseau dit LPWA – Low-Power, Wide-Area – du français Sigfox.

Optimisé pour les objets connectés, le réseau de Sigfox se limite sciemment à l’envoi de messages de quelques octets comme la prise de température. Il est complété et redondé par une couverture 2G ou LTE sur laquelle intervient Ericsson.

La SNCF collabore aussi avec Intesens, une start-up toulousaine qui conçoit des capteurs sans fil destinés à la surveillance à distance d’installations industrielles.

Enfin, elle fait aussi appel à Bluemix, la plateforme cloud d’IBM. Big Blue qui, avec IoT Watson et une récente offre de Blockchain as a service, mise fortement sur l’Internet des objets.

Une liste non exhaustive. Yves Tyrode dit travailler avec de nombreux partenaires. Le directeur digital de la SNCF discute aussi avec ses homologues d’EDF, Total ou Air Liquide pour échanger de bonnes pratiques mais aussi éventuellement mutualiser des investissements.

(Crédit photo illustration article : Guillaume Pépy et Yves Tyrode)