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Les articles de presse économique se sont multipliés à propos de l’impact de la révolution digitale et de l’avènement de l’industrie 4.0. Tous les secteurs sont bouleversés par l’irruption du digital. Pas un n’échappe à l’ubérisation. Il n’y a pas de raison que l’industrie ferroviaire ne soit pas, elle aussi touchée par la digitalisation. Mais qu’entend-on précisément par digitalisation dans le secteur ferroviaire ?

Bien plus que les billets électroniques et le WIFI à bord des trains

Nous avons la conviction que la digitalisation du ferroviaire dépasse très largement le cas des passagers, mais affecte fondamentalement la dimension industrielle, pour l’ensemble des acteurs de la chaine de valeur :

  • les entreprises ferroviaires (opérateurs de transport de passagers et de fret),
  • les gestionnaires d’infrastructures,
  • les constructeurs de matériels roulants
  • les fournisseurs d’équipements ferroviaires,
  • les ECM (entités en charge de la maintenance)
  • les entités publiques (organismes de régulation, autorités organisatrices des transports, etc.).

Nos travaux mettent en évidence les effets et les bénéfices produits par cette digitalisation, les cas d’usage envisageables et les obstacles à anticiper.

Quelles sont les technologies concernées ?

La transformation digitale s’appuie essentiellement sur l’usage des TIC (Technologies de l’Information et de la Communication) afin de recueillir, transférer, traiter les données et fournir un réseau de communication pour tous les utilisateurs du ferroviaire. Ces technologies digitales dans l’industrie ferroviaire comprennent principalement :

  • des capteurs pour les matériels roulants : surveillance de l’usage (température, lumière, utilisation des sièges, remplissage, entrées et sorties, etc.), surveillance de l’état du matériel roulant ou des équipements composant les matériels roulants, surveillance des conditions d’utilisation (ouverture des portes, charge par essieu, vitesse, température des roulements, vibrations, etc.), surveillance des conditions extérieures (météo, température, etc.), moyens de localisation (GPS, accéléromètres, etc.),
  • des capteurs pour les infrastructures : vérification de l’usage et de l’état (position des aiguilles, nombre de trains ayant passé un point, etc.), conditions extérieures (météo, température, etc.),      
  • de la surveillance embarquée et au sol par caméra vidéo,
  • des systèmes d’affichage et de communication de l’information (son, écrans, etc.),
  • des processeurs embarqués de traitement des données,
  • des outils de diffusion des données à l’intérieur des trains, dans les gares ou au cœur des infrastructures (points d’accès WIFI, réseaux sans fil pour connecter les capteurs et les panneaux d’affichage) et des hubs de données pour la transmission des données à haute vitesse,
  • des appareils mobiles (tablettes et smartphones, standards ou durcis),
  • de l’impression 3D pour la production de pièces de rechange,
  • des outils de gestion documentaire, etc.

Ces outils génèrent ainsi une quantité importante de données dynamiques et permettent la communication entre des objets équipés de capteurs (Internet des objets). En outre, la comparaison entre des données statiques (ex. horaires des trains) ou des données cibles/de contrôle (ex. température des boites de roulement / axes) et les données temps réel en provenance de l’exploitation permet de créer de la valeur : par exemple, alerter avant qu’une anomalie se produise ou qu’un matériel roulant devienne défectueux. On parle ici de maintenance prédictive appliquée aux matériels roulants. Le tableau suivant fournit un aperçu des principaux flux de données et de communications qui peuvent exister :

Quels cas d’usage ?

De nombreuses applications existent ou sont envisageables à différents niveaux de la chaîne de valeur de l’industrie ferroviaire, des fournisseurs de matériel roulant aux autorités ferroviaires nationales et internationales. Voici quelques cas d’usage par acteurs de cette chaîne de valeur :

  • Clients
    • Passagers : accès à Internet, connexion au réseau de téléphonie mobile (note : les rames les plus récentes sont équipées de fenêtres « blindées » (metal shielded) qui permettent de maitriser les échanges thermiques. Ces fenêtres font cage de Faraday : le signal téléphonique ne peut plus pénétrer dans la voiture et doit être relayé via des transmetteurs embarqués spécifiques), services : identification des sièges libres dans la voiture, services de renseignement voyageur (à la fois des informations statiques – par ex. horaires et tarifs – mais également des informations temps réels : retards, correspondances ferroviaires ou avec d’autres modes de transport, etc.), outils de planification de trajet porte-à-porte et de billetterie multimodale (incluant la réservation du siège), application de covoiturage ferroviaire (achat d’un billet groupé avec d’autres personnes), centres commerciaux virtuels dans les gares, voire dans les voitures, appels d’urgence, etc.
    • Chargeurs (transport de marchandises) : Localisation des marchandises, conditions météorologiques, date et heure prévue de livraison, etc.
  • Personnel de bord (agents de conduite, contrôleurs, etc.)
    • Accès à Internet ; connexion au réseau de téléphonie mobile ; applications professionnelles : informations (données statiques : horaires, tarifs, données temps réel : retards, correspondances – avec des trains ou d’autres modes de transport ; accès au CRM, etc.), billetterie, alertes ; notifications des équipements hors service ou des situations anormales, soutien à distance pour des réparations simples/réactivations d’équipement ; appels d’urgence, etc.
  • Gestionnaires d’infrastructures
    • Aspects exploitation : état du réseau en temps réel (gestion opérationnelle des circulations, état des commutateurs, etc.), alertes/accidents, etc.
    • Aspects maintenance : gestion des pièces de rechange et planification des opérations de maintenance, suivi d’obsolescence, maintenance prédictive (anticipation des anomalies) et politique de renouvellement, applications pour l’entretien/maintenance sur le terrain (accès aux données stockées dans les équipements, diagnostic automatisé, nomenclatures et gammes de maintenance, configurations et caractéristiques des équipements, instructions et autres documentations techniques, communication avec des experts à distance)
  • Entreprises ferroviaires
    • Aspects commerciaux : services d’information voyageurs via des affichages à bord des trains et dans les gares (informations en ligne sur les horaires, les retards, les correspondances, la composition des trains et des positionnements sur le quai, divertissements, publicités, etc.), qualité et continuité des connexions mobiles et WIFI à bord des trains et en gares,
    • Aspects opérationnels : connaissance de la situation opérationnelle (localisation des trains, vitesse, passagers à bords, état des portes, conditions d’utilisation, charge, etc.) ; optimisation de la consommation d’énergie, ex. ajustement de l’éclairage ou de l’air conditionné en fonction des conditions extérieures (soleil) et du taux d’occupation réel ; vidéo (surveillance, sécurité, etc.) ; alertes (conditions anormales d’utilisation, chocs, vibrations extrêmes, etc.) ou accidents ; gestion des situations d’aléas (reprogrammation en temps réel)
  • Opérateurs de maintenance et de réparation du matériel roulant (MRO)
    • Gestion des pièces de rechange et planification des opérations de maintenance, suivi d’obsolescence, maintenance prédictive (anticipation des anomalies) et politique de renouvellement, applications pour l’entretien / maintenance sur le terrain (accès aux données stockées dans les équipements, diagnostic automatisé, nomenclatures et gammes de maintenance, configurations et caractéristiques des équipements, instructions et autres documentations techniques, communication avec des experts à distance)
  • Autorités nationales et de sécurité, entités d’investigation
    • Accès à des données multiples à des fins d’analyse de sécurité.

L’industrie ferroviaire tout entière a pris le chemin de cette digitalisation. L’Union Européenne soutient un « espace ferroviaire unique européen du numérique » avec le programme de recherche Shift2Rail dont l’une des ambitions est d’implémenter des solutions digitales dans le domaine ferroviaire.

Pas vraiment de la Science-Fiction ?

Presque toutes les technologies requises sont d’ores et déjà disponibles (même si les équipements doivent être « durcis » pour répondre aux conditions difficiles d’exploitation des trains : plages et variations de température, vibrations, etc.). Les développements technologiques actuels concernent des solutions à basse consommation d’énergie, de communication sans fil à haut débit, des capteurs autoalimentés… pour une autonomie accrue et un allongement de la durée d’exploitation du matériel.

Pourtant, des freins à la mise en œuvre

Cependant, comme pour toute innovation, une série de questionnements ou d’obstacles empêchent le développement rapide du « train connecté ». BearingPoint identifie les principaux sujets suivants :

  • Business case : Comment prioriser les cas d’usage ? Les utilisateurs sont-ils prêts à payer pour des services supplémentaires ? Comment s’assurer que les partenaires participants à cette digitalisation en bénéficient au prorata de leur contribution ? Comment financer de nouveaux business models pour le développement, la construction et l’exécution des nouveaux cas d’usage ?
  • Mise en œuvre de solutions digitales en cours d’exploitation : Comment mettre en œuvre de nouveaux équipements et services sans que cela nécessite une refonte profonde et / ou une immobilisation prolongée du matériel roulant et de l’infrastructure ?
  • Responsabilité : Comment garantir que le « train connecté » ne mettra pas en danger les opérations ferroviaires, la sûreté, la sécurité ?
  • Gestion des données : La multiplicité des capteurs et des données temps réel va générer de très nombreux flux et de très importants volumes de données ; l’utilisation accrue des données pour les services utilisateurs et pour l’exploitation soulèveront la question de la confidentialité, de la sécurité et de l’intégrité des données : ce problème est déjà bien connu des professionnels du Big Data ; mais le domaine ferroviaire étant sensible risque d’ajouter de nouvelles contraintes et menaces. Des questions juridiques devront être tranchées : Qui est le propriétaire de ces Big Data (entreprise ferroviaire, fournisseur de la technologie, etc.) ? Quels sont les risques d’utilisation du Big Data (confidentialité des données, propriété des données, responsabilité vis-à-vis de ces données, etc.) ? Enfin, les contraintes opérationnelles sont nombreuses : capacité à analyser et à interpréter ces données pour trouver des règles d’optimisation ; plateformes et normes d’échange ; gouvernance pour la collecte, l’échange, l’accès et l’analyse des données, etc.
  • Facteur humain : les employés des différents acteurs de la chaine de valeur sont-ils prêts à l’évolution de leurs métiers et à la transformation digitale de leurs entreprises ? Comment augmenter l’agilité et accélérer les transformations d’organisation et de processus ? Comment accompagner les employés dans l’acquisition des connaissances, des compétences et des comportements du digital ?

Et demain ?

Notre enquête « Connected Train » a pour ambition de fournir une vision de la situation actuelle et des tendances futures concernant les solutions digitales dans les entreprises ferroviaires.

Nous concevons la digitalisation comme une nécessaire phase de maturité du développement de l’industrie ferroviaire et de ses acteurs. Elle constitue un levier d‘accroissement de l’efficacité sur l’ensemble de la chaîne. De la planification long-terme aux opérations quotidiennes, elle devrait bénéficier aux clients, aux entreprises (en particulier par la réduction des coûts) mais également au renforcement de la compétitivité du train face aux autres modes de transport. Cette digitalisation a enfin pour effet d’apporter des améliorations significatives et un large éventail d’opportunités dans l’exploitation des trains pouvant conduire tant à une évolution des modèles économiques des entreprises existantes qu’à l’émergence de nouveaux acteurs aux approches disruptives.

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