Conférence VRT. L'essor géographique et technique des métros automatiques

La conférence a eu lieu le 20 novembre au 8 rue d’Athènes, à Paris.

Témoin privilégié des avancées en matière de métros automatiques, Emmanuel Sologny, directeur de la ligne 14 à la RATP, est revenu sur « le chantier hors norme » qui s’est déroulé sur sa ligne : triplement du linéaire, renouvellement complet du matériel, création de deux ateliers, modernisation des systèmes et remplacement intégral du CBTC. « La ligne 14 a été livrée avec deux ans d’avance par rapport au calendrier initial, un alignement rare entre la RATP, les industriels et l’autorité organisatrice », note le directeur.

Le succès de la migration repose en grande partie sur le retour d’expérience du prolongement, en 2020, jusqu’à Mairie de Saint-Ouen, qui avait déjà permis de renouveler en profondeur la ligne – poste de commande, signalisation, façades de quai – « en tirant les leçons des petites erreurs de l’époque ». Cette phase avait aussi permis d’introduire le MP14, compatible avec les deux systèmes de pilotage. La réussite tient également aux essais massifs réalisés tard le soir ou lors de fermetures ciblées, qui ont permis de retrouver, dès le 26 février 2024, un niveau de performance équivalent à celui d’avant travaux. Pour cela, certaines fonctionnalités avancées du nouveau CBTC ont été volontairement reportées à 2025 afin de sécuriser une mise en service robuste avant les JO Paris 2024.

Modernisation ne rime pas avec déshumanisation

Jérôme Charmetant, directeur technique MELYD (Modernisation Lyon Ligne D) chez Egis, rappelle que l’objectif d’une modernisation n’est pas de supprimer l’humain : l’exploitant conserve la responsabilité des décisions opérationnelles, comme l’injection ou le retrait des trains, la gestion des pannes ou la maintenance. Selon le responsable d’Egis, les efforts industriels ont parfois trop privilégié l’automatisation au détriment d’une ergonomie adaptée aux régulateurs, dont les postes de commandement restent saturés d’écrans et de sous-systèmes non intégrés. « L’enjeu est donc de proposer une interface unifiée, comme le PCC Réseau de Lyon, qui regroupe plusieurs sous-systèmes derrière une seule IHM homogène. Cela rend les systèmes plus lisibles, cohérents et préparés aux évolutions futures », notamment à l’IA et à de nouveaux services, tout en restant évolutifs sur 20 à 30 ans.

Rebondissant sur ces propos, Pierre Cherki, directeur technique Système, responsable Assistance Essais Intégration Grand Paris Express chez Systra France, rappelle que la digitalisation devient un enjeu central pour les opérateurs comme pour les autorités organisatrices. « Systra travaille sur ces problématiques, en particulier à travers les hyperviseurs ATS et CBTC, notamment utilisés à Lausanne. La digitalisation ouvre la voie à une supervision unifiée des transports – ferroviaire, bus, routier – une tendance qui, à l’image de ce qui se fait à Dubaï, va se développer dans les prochaines années », estime Pierre Cherki.

Alléger les infrastructures

Cette transition vers une infrastructure ferroviaire plus digitalisée est également au cœur des préoccupations de Siemens Mobility, explique Karim El Ghazi, directeur de la BU Rail Infrastructure de l’industriel. « L’enjeu est clair : alléger les infrastructures au sol et centraliser les logiques de signalisation afin de simplifier les installations, la maintenance et les mises à jour de plus en plus fréquentes liées notamment à la cybersécurité ».

Le premier pilier de cette stratégie repose sur Signaling X, une solution cloud de nouvelle génération dont Siemens Mobility vient de réaliser la première démonstration au Singapore Rail Test Centre. Cette technologie intègre le CBTC dans un cloud de signalisation centralisé, alimenté par du matériel standard et hébergé dans un data center dédié.

Cette logique s’étend désormais à bord des trains avec le concept Train to Cloud, où les automatismes sont centralisés dans des data centers privés, les trains devenant eux-mêmes des points de collecte intelligents via des liaisons 5G.

Une migration au cas par cas

Jérôme Charmetant détaille la complexité des migrations, soulignant que certains projets peuvent durer jusqu’à dix ans. La difficulté principale tient au fait que, sur des lignes existantes, les travaux doivent cohabiter avec la circulation des voyageurs, limitant les interventions à seulement quelques heures la nuit, contrairement aux lignes Greenfield où tout peut être planifié plus librement.

Chaque projet est unique : l’automatisation d’une ligne des années 1970 n’a rien à voir avec celle d’une ligne déjà équipée d’un CBTC moderne, ou avec des lignes plus récentes comme la ligne D à Lyon, où un train peut perturber l’ensemble du système si des erreurs surviennent.

« L’enjeu est de proposer une interface unifiée, comme le PCC Réseau de Lyon, qui regroupe plusieurs sous-systèmes derrière une seule IHM homogène. Cela rend les systèmes plus lisibles, cohérents et préparés aux évolutions futures » — Jérôme Charmetant (Egis)

« Pour chaque migration, il faut définir une stratégie précise : quels systèmes migrer, pourquoi et quand, tout en considérant le contexte propre à chaque ligne », souligne Jérôme Charmetant. La question des enclenchements de signalisation est cruciale, car maintenir ou renouveler ces systèmes impacte directement la stratégie de migration. « Il faut aussi décider si l’on conserve et modernise les trains existants ou si l’on installe une nouvelle flotte. Et gérer tous les systèmes annexes, des courants faibles à l’énergie électrique de traction, sans oublier la compatibilité avec les équipements existants », poursuit le représentant d’Egis. Ainsi sur la ligne D de Lyon, « le projet prévoit de doubler l’offre de transport avec l’achat de 26 trains, tout en modernisant les trains existants en deux étapes, évitant ainsi un double équipement coûteux et complexe. Cette stratégie mixte permet d’assurer la continuité du service tout en réalisant les basculements progressivement, avec une phase finale en trois mois à l’été 2031. », rappelle-t-il encore. Enfin, la distinction entre Brownfield et Greenfield est importante. « Sur le Brownfield, le défi majeur repose sur la migration : planifier chaque phase, anticiper les travaux sur la signalisation, les stations ou les PCC pour éviter toute interruption. Sur le Greenfield, l’absence d’existant réduit certaines contraintes mais introduit de nouveaux risques liés à l’inconnu », conclut-il.

Pierre Cherki souligne une tendance croissante : les systèmes GoA4 arrivent à obsolescence et sont remplacés par de nouveaux systèmes GoA4, comme sur la ligne 14 à Paris ou la ligne D de Lyon. Cette évolution implique d’améliorer des systèmes déjà très performants, qui offrent une qualité de service élevée. « Il faut composer avec des systèmes variés, parfois anciens ou obsolètes, car tous ne peuvent pas être centralisés sur une même plateforme, contrairement à l’approche des hyperviseurs. Par exemple, la mise à niveau d’un système de signalisation nécessite souvent de coordonner avec d’autres systèmes existants, comme la traction, la supervision, la vidéosurveillance ou les façades de quai, qui restent inchangés. Cela engendre des contraintes techniques pour les industriels impliqués », explique Pierre Cherki en insistant sur l’importance de l’anticipation et de la planification fonctionnelle.

Une ergonomie essentielle

Chez Egis, l’application des principes d’écoconception au métro automatique commence dès la phase de construction, « en s’attaquant d’abord aux postes qui ont le plus d’impact carbone », indique Jérôme Charmetant.

Il convient également de gérer l’adéquation entre le nombre de trains en circulation et la demande réelle. « Faire rouler trente trains alors que la fréquentation est faible n’a aucun sens, mais les exploitants s’y retrouvent parfois contraints par des contrats trop rigides : kilométrage imposé, vitesse commerciale maximale, exigences figées qui limitent leur capacité à optimiser la consommation énergétique. Nous plaidons pour davantage de souplesse contractuelle afin que les exploitants puissent réellement utiliser les outils d’économie d’énergie mis à leur disposition », précise-t-il.

S’ajoute une autre difficulté : les équipes chargées de construire les tableaux horaires ne disposent pas toujours d’outils de simulation avancés pour synchroniser finement les phases d’accélération et de freinage, pourtant essentielles pour optimiser les échanges d’énergie. « Le moment où l’on élabore le programme d’exploitation est pourtant déterminant ; il faudrait donc fournir à l’exploitant des indicateurs simples permettant d’évaluer si son programme est énergivore ou non. Enfin, sur certains réseaux, les trains sont préparés une à deux heures avant leur mise en ligne, alors qu’un délai de quinze minutes suffirait.

Cette anticipation excessive vise à parer toute panne éventuelle. Plutôt que de forcer une automatisation totale, nous préférons accompagner ces pratiques en développant des systèmes capables, par exemple, de couper la climatisation et d’autres équipements énergivores durant cette période d’attente. Notre approche consiste à partir des usages existants et à les adapter pour réduire au mieux la consommation. », rappelle encore Jérôme Charmetant.

Emmanuel Sologny rapporte que cette pratique est mise en œuvre sur la ligne 14 pendant les heures creuses, tout comme les marches économiques (ajustement des marches de train pour augmenter la marche sur l’erre). « De fait, malgré un prolongement doublant la longueur de la ligne, la consommation d’énergie de traction est restée quasi identique entre 2023 et 2024. La baisse des coûts d’énergie n’explique pas tout », affirme-t-il, mettant aussi en avant l’efficacité des CBTC et la conception des trains MP14, qui consomment 15 % d’énergie en moins. « En complément, près de 200 recrutements ont été effectués pour accompagner cette croissance. Quand on conçoit des systèmes de métro automatique, il faut toujours penser à celui qui va être derrière. » Emmanuel Sologny pointe l’importance de l’ergonomie des IHM et de la gestion des modes dégradés pour permettre une exploitation fluide, même à pleine capacité.

Apport de l’IA

François Destribois, président d’Hitachi Rail Systems France, souligne que son groupe – devenu le premier systémier mondial depuis le rachat de GTS – travaille à la prochaine évolution du CBTC, sous le nom (provisoire) de « Next Generation ». L’un des axes majeurs est l’intégration de l’intelligence artificielle, déjà utilisée par Hitachi pour la modélisation prédictive, la simulation, la préparation d’exploitation ou encore l’optimisation énergétique, notamment au sein de sa solution Green CBTC.

Les gains de temps et de précision sont majeurs, selon le dirigeant. Ainsi l’IA appliquée au métro de Singapour a déjà permis 8 % d’économie d’énergie sur les lignes North-South et East-West, soit environ 15 millions de kilowattheures. « L’objectif est d’atteindre 15 % d’économie d’ici mi-2026. Pour y parvenir, le groupe mise sur sa plateforme HMAX, qui centralise toutes les données du train, de l’infrastructure et de la signalisation. L’IA analyse ces informations en s’appuyant sur les capteurs existants et une puissance de calcul renforcée, ce qui accélère la détection d’anomalies. »

Grâce à son architecture « edge to cloud », une partie du traitement se fait directement sur le terrain : seules les données réellement utiles sont envoyées au cloud, réduisant les flux et améliorant la réactivité. « Nous utilisons déjà des jumeaux numériques pour simuler l’ensemble d’un réseau ferroviaire. Cette démarche repose sur la collecte massive de données grâce à des capteurs spécialisés et des acquisitions de sociétés de surveillance ferroviaire », comme Perpetuum en 2021 ou Omnicom en 2025. « Ainsi Perpetuum fournit des capteurs autoalimentés par les vibrations, fixés sur les bogies, permettant de mesurer les vibrations du train et de la voie. Ces données sont ensuite envoyées vers le cloud via la 5G. »

Face à l’afflux de données, Emmanuel Sologny considère que la priorité est « de générer davantage de valeur en exploitant mieux les données produites par les trains et les systèmes CBTC, grâce à des outils capables de les trier et de les analyser efficacement ».

L’intelligence artificielle est déjà utilisée sur certaines lignes, comme la 14, où une caméra intelligente dans le tunnel mesure la charge des trains et affiche cette information aux voyageurs. « À moyen terme, l’objectif est de suivre en temps réel la charge de chaque train pour ajuster dynamiquement le nombre de rames mises en circulation, maximisant ainsi l’efficacité et la régularité du service. »

L’IA est également employée pour anticiper les pannes des portes et des frotteurs de train, ou pour améliorer l’information voyageur, en traduisant automatiquement les annonces en station jusqu’à 18 langues grâce à des systèmes de speech-to-speech. « L’IA peut enfin renforcer la cybersécurité », souligne Pierre Cherki. « Son efficacité dépend de la fiabilité et du volume des données, mais cela soulève des enjeux de confidentialité et de gouvernance », explique-t-il, en rappelant que l’IA comporte aussi des risques, comme l’usurpation d’identité ou la création de contenus frauduleux pouvant perturber des services critiques, tels que les systèmes de billetterie.

Sûreté et cybersécurité

Pierre Cherki insiste sur le fait que la cybersécurité dans le domaine ferroviaire ne concerne pas principalement les systèmes CBTC eux-mêmes, mais davantage les systèmes périphériques. « Les risques sont liés aux composants externes et aux interfaces avec d’autres systèmes, plutôt qu’au cœur de la signalisation. » Sur des projets phares comme le Grand Paris Express, la cybersécurité est intégrée de manière globale, couvrant les systèmes propriétaires et externes, avec une attention particulière aux perturbations potentielles sur les usagers, même si jusqu’ici les prises de contrôle directes restent peu fréquentes.

Karim El Ghazi considère que la cybersécurité dans le monde ferroviaire doit avant tout être envisagée sous l’angle de la sûreté du système, c’est-à-dire la protection des personnes, des biens et la disponibilité des services. « La sécurité n’est pas uniforme : elle doit être proportionnée à la criticité des données et des sous-systèmes concernés. Un petit système de contrôle de la pression des pneus ne nécessite pas les mêmes protections qu’un PCC de CBTC capable de commander l’arrêt d’une ligne ou de modifier des limitations de vitesse », commente-t-il.

Siemens adopte une approche modulaire : l’entreprise peut fournir une solution complète de cybersécurité, incluant authentification, certification PKI et contrôle d’accès, ou s’interfacer avec la stratégie cybersécurité existante de l’industriel ou de l’opérateur, afin d’éviter la duplication inutile des données critiques. « Enfin, la question de l’export des données vers le cloud, via des réseaux filaires ou des connexions 5G, impose des niveaux de sécurité adaptés selon le type de transmission. L’objectif est de garantir que les informations transitent de manière fiable et sécurisée, sans compromettre ni la sûreté des opérations ni la disponibilité du service. »

Côté portes palières, Gilles Tenet, directeur commercial Portes palières Europe de Wabtec France, rappelle que les aspects cybersécurité sont intégrés « dès la conception » grâce à des équipements certifiés SL2.

Les portes palières, un levier de sécurité… même sans automatisme intégral

Les portes palières ne sont pas réservées aux métros automatiques, rappelle Gilles Tenet, directeur commercial Portes palières Europe de Wabtec France. « Si elles s’imposent naturellement en GoA4, elles sont aussi largement utilisées sur des lignes avec conducteurs, en Asie comme à Séville. Leur intérêt dépasse le seul automatisme : elles renforcent la sécurité en limitant intrusions et accidents, améliorent les échanges voyageurs et réduisent les temps de stationnement. » « Les portes palières sécurisent les échanges voyageurs et permettent au train d’entrer plus vite en station, sans nécessiter un automatisme intégral », souligne-t-il.

Leur contribution environnementale est également notable, notamment pour les versions pleine hauteur qui réduisent le volume à climatiser ; « dans certaines stations climatisées, le retour sur investissement est de l’ordre de deux ans ».

Deux grandes familles coexistent : les portes mi-hauteur, plus répandues en Asie où la discipline des voyageurs limite les risques, et les portes pleine hauteur, privilégiées dans les pays latins pour prévenir toute intrusion. « La difficulté d’installation ne dépend pas de la hauteur, mais des exigences normatives – notamment l’effort de 3 500 N linéaires – qui imposent parfois un renforcement structurel, en neuf comme en rétrofit. »

La Compagnie des Signaux se positionne sur le métro automatique

La Compagnie des Signaux (CSEE) prépare son retour dans l’univers du métro automatique, un mouvement que son directeur des Offres et de l’Innovation, Frédéric Bernaudin, justifie par la convergence technologique désormais évidente entre le CBTC et l’ERTMS. « Les deux systèmes partagent désormais les mêmes briques fondamentales – enclenchement, contrôle de zone, ATP ou cantons mobiles –, ce qui rend possible l’adaptation du standard ferroviaire à l’urbain. » CSEE mise sur son expertise en systèmes critiques pour proposer une alternative ouverte, même si certains défis restent majeurs, notamment la supervision et surtout la localisation précise des trains, indispensable pour l’alignement avec les portes palières. Frédéric Bernaudin reconnaît que ce rapprochement peut étonner, le métro étant historiquement tourné vers le CBTC. Pourtant, en Australie comme au Vietnam, certains opérateurs demandent déjà une interopérabilité entre les deux mondes, aujourd’hui impossible avec des technologies propriétaires. « CSEE vise une solution ERTMS adaptée à l’urbain d’ici 2030, tout en développant des solutions comme les cantons mobiles, utiles pour réduire les intervalles, avec des prototypes attendus fin 2025, intégrant 5G/FAMCS et des exigences de cybersécurité », note le représentant de la Compagnie.

Le MF19 démarre sur la ligne 10 parisienne

Emmanuel Sologny souligne que l’arrivée du MF19 sur la ligne 10 marque une étape clé pour la RATP. « Ce matériel moderne et écoresponsable, appelé à équiper plus de la moitié du parc parisien, doit s’intégrer à des infrastructures anciennes tout en introduisant de nouveaux systèmes d’exploitation. » Son déploiement implique une transformation profonde des ateliers, comme celui de Boulogne, où les équipes doivent s’adapter à un train bien plus technologique que les MF67 ou MP73 qu’il remplace. « Mis en circulation le 16 octobre 2025, le MF19 équipera progressivement les lignes 3, 3 bis, 7 bis, 8, 12 et 13. Disponible en versions conduite manuelle ou automatisée (GoA2), il améliore le confort, la sécurité et l’efficacité énergétique, tout en préparant le réseau parisien à une exploitation plus performante et durable. »