Le Nord-Pas de Calais, le Toulouse du ferroviaire ?
...quand la brique rouge s’avère plus fragile que la brique rose.
Le Nord-Pas de Calais est la première région de production de matériel ferroviaire français. Mais c’est aussi une région de tradition industrielle durement touchée par le chômage, dont le taux atteint 17% dans le Valenciennois. Toutefois ses habitants croient en l’industrie et en l’avenir industriel de leur région.
Daniel Percheron a souvent dit : « je veux que le Nord-Pas de Calais soit le Toulouse du ferroviaire », en soulignant la base réelle pour se positionner sur l’industrie ferroviaire. La région sait favoriser la relation entre la recherche industrielle en entreprise et les laboratoires publics en créant des structures de dynamisation entre la recherche en laboratoire et l’applicatif industriel. Ceci a permis la création d’I-Trans, et plus récemment de huit IRT, dans des structures communes de partenariat public-privé, à la fois pour favoriser la coopération entre les entreprises et le public pour investir dans la recherche industrielle, mais aussi pour changer les modes de coopération dans une logique de co-investissement à long terme entre les laboratoires et les entreprises.
La filière industrielle ferroviaire a une excellence, mais aussi une fragilité, dans ses modes de coopération. La difficile relation entre RFF et la SNCF en est un exemple. C’est aussi une filière très ouverte à l’international. Ainsi l’entreprise française Faiveley
1 est tout récemment passée sous contrôle américain. Le fabricant français de roues et essieux ferroviaires Valdunes a été acheté par un groupe chinois MA Steel il y a un an et demi. La Compagnie des signaux
2 a été achetée par le groupe japonais Hitachi. Au total, sur 2,7 Mds € de chiffre d’affaire de construction ferroviaire en France, 1 Md € va être perdu d’ici trois ans. Ceci déstabilise le tissu de centres de production, et en amont les équipes de R&D. Les grands groupes multinationaux vont se recentrer plus près des marchés et de leurs clients, ce qui ne touchera pas qu’Alstom.
La filière ferroviaire évolue mais ne se laisse pas abattre. La FIF
3 rassemble tous les acteurs de la filière, les autorités organisatrices, les industriels, les opérateurs et les ingénieurs. Son chiffre d’affaire (CA) s’élève à 4,2 Mds €, dont 2,8 Mds € sur le marché intérieur, et elle emploie 30 000 personnes. Mais 1 Md € de CA risque de disparaître dans les prochaines années. En comparaison, PSA a un CA de 55 Mds €, et Airbus de 65 Mds €. L’équivalent allemand de la FIF représente environ 11 Mds €. La fusion des deux premiers groupes chinois de construction ferroviaire, CNR et CSR, conduit à un ensemble de 25 Mds € de CA. La filière française doit donc viser une échelle plus importante, au moins européenne. Même Alstom a son propre centre d’excellence en signalisation, de l’autre côté de la frontière, à Charleroi dans le Hainaut
4. Les acteurs sont très européens dans leurs approches.
Railenium, en pays ch’ti, a son siège à Valenciennes, et l’essentiel de ses partenaires (laboratoires notamment) dans le Nord-Pas de Calais-Picardie. Sa situation au cœur de l’Europe est un de ses atouts régionaux pas assez proclamé. Il attend un financement de 80 M€ de l’ANR pour ses trois types d’activité :
- recherche et développement,
- moyens d’essai (avec l’ambition d’investir sur un centre d’essai européen),
- ingénierie de formation.
Au début, l’institut était très axé sur les infrastructures. Depuis un an et demi, il a l’ambition de couvrir l’ensemble de la filière ferroviaire, y compris le matériel roulant, vital pour le territoire régional. Son président est celui de SNCF Réseau (ex RFF), Jacques Rapoport, secondé par trois vice-présidents, Nicolas Castres Saint-Martin
5, Philippe Rigaud
6 et Hakim Artiba
7. Railenium a le statut d’une fondation de coopération scientifique, mixte public-privé. L’Etat n’est pas présent au Conseil d’administration, qui ne regroupe que des représentants du monde de la recherche (universités, écoles, instituts, laboratoires) et des entreprises.
Le statut légal impose la présence d’un commissaire du gouvernement. Le fonctionnement est assez proche de celui d’une entreprise en termes de réactivité, souplesse et écoute des besoins industriels. Mais la mission est d’intérêt général. L’institut est un centre de recherche considéré par l’Etat comme une PME plus que comme un laboratoire public. La ressource privée est combinée avec la ressource publique à 50-50%. Cet équilibre est nécessaire pour ne pas dépendre uniquement de la subvention. Il faut donc chercher sans arrêt des contrats auprès des entreprises qui doivent trouver leur intérêt dans les projets proposés, car elles ne font pas durablement du bénévolat. Il leur faut un retour sur investissement quand elles travaillent dans Railenium.
Un autre objectif est de mobiliser la compétence de recherche dans les laboratoires au service de l’innovation industrielle. Railenium a 28 partenaires qui représentent une large partie de la filière. Historiquement faibles dans le domaine du matériel roulant, des contacts sont toutefois réguliers avec Bombardier et Faiveley. La fondation est ouverte et accueille actuellement l’Ecole nationale des ponts et chaussées (ENPC) qui a un centre d’excellence coopérant déjà avec plusieurs partenaires. Située à Marne-la-Vallée en face de l’IFSTTAR, l’Ecole a des relations déjà anciennes avec l’université de Valenciennes.
L’ensemble de l’activité ferroviaire, au-delà de la seule activité industrielle, est estimée à 35 Mds € en France, comprenant l’ingénierie, l’exportation, les activités de maintenance et d’exploitation des opérateurs. La seule maintenance des infrastructures du réseau ferroviaire français représente 5 Mds € par an, et a besoin de gains de performance. Mais il s’agit de couvrir les enjeux de l’ensemble du système ferroviaire, dont le matériel roulant n’est qu’un sous-système. L’assemblage des métiers est un objectif pour parvenir à une performance globale pour le voyageur ou les marchandises. Il faut des trains réguliers, fréquents, ponctuels, sûrs, etc. Les opérateurs et gestionnaires de réseaux ont intérêt à s’ouvrir et collaborer avec leurs fournisseurs, mais ce n’est pas toujours dans leur culture. C’est pourtant indispensable pour intégrer les progrès de l’offre et profiter de l’innovation.
La relation bilatérale entreprise-laboratoire ne suffit donc pas mais est élargie à une relation trilatérale entre laboratoires, entreprises manufacturières et équipementières, ingénieries et opérateurs de réseau, dont le principal, SNCF, gère 2/3 du transport ferroviaire en France. Eurotunnel et la RATP font partie des cibles de partenariat. Railenium est adossé à un réseau de laboratoires répartis sur trois sites :
- Valenciennes, où se trouve son siège, avec l’UVHC comme référent scientifique,
- Lille, avec le centre IFSTTAR de Villeneuve d’Ascq (10% de l’organisme) à travers lequel l’objectif est de mobiliser tout l’IFSTTAR, l’université de Lille, et l’Ecole Centrale de Lille ; au-delà il est attendu d’accueillir aussi l’école d’ingénieurs de l’université catholique de Lille (HEI, Hautes Etudes d’Ingénieur),
- Compiègne, avec l’université technique de Compiègne (UTC).
Des discussions sont en cours avec l’Ecole Supérieure d'Ingénieurs en Electrotechnique et Electronique (ESIEE) d’Amiens pour des compétences complémentaires, et avec un centre d’essai de pantographes, CADEMCE
7, situé aussi près d’Amiens. Les ressources scientifiques doivent répondre aux besoins industriels, et donc provenir d’un très bon réseau de laboratoires partenaires où l’on peut mobiliser les compétences variées nécessaires : géotechnique, ingénierie de la voie ballastée ou en béton, télécommunications ferroviaires, simulations numériques, automatismes, interfaces hommes-machines, capteurs, etc. La capacité d’alliance et une grande flexibilité pour constituer un réseau de partenaires sont déterminantes. Ainsi un réseau européen de partenaires académiques a été créé, notamment pour monter des projets européens, avec le Politecnico di Milano, l’université de Dresde, l’Instituto Superior de Engenharia do Porto, etc.
Deux missions sont communes avec I-Trans : le montage et l’animation de réseaux et le montage de projets. Une rencontre technique a par exemple été organisée en novembre 2015 avec I-Trans et le CISIT sur la maintenance prédictive. Elle a rassemblé plus de 130 participants à l’Institut des sciences et techniques de Valenciennes. La maintenance prédictive est un sujet à développer et mettre à jour pour la gestion du réseau. François Lacôte précise que chez Alstom Transport la maintenance prédictive a été fortement développée ces dernières années, notamment pour les trains fournis à l’opérateur Virgin sur le réseau West Coast Main Line (WCML) au Royaume-Uni, l’axe ferroviaire inter-cités ayant le plus fort trafic de passagers du pays. Un autre exemple de maintenance prédictive ferroviaire est celui d’un technicentre de la SNCF, l’Etablissement de maintenance de matériel roulant, pour lequel ESI Group, éditeur de logiciels membre de Railenium explore le potentiel d’application de logiciels de réalité virtuelle augmentée. La SNCF utilise encore beaucoup de trop de papier dans ses processus de maintenance. Ceux-ci pourraient être améliorés en passant aux maquettes numériques, au traitement de données recueillies par des capteurs, et avec un retour d’information par des interfaces numériques et visuelles aux agents de maintenance, non seulement pour les matériels roulants mais également pour la maintenance des infrastructures. L’École nationale supérieure d'ingénieurs en informatique, automatique, mécanique énergétique et électronique (ENSIAME), rattachée à l’université de Valenciennes, monte un projet de développement de plateforme de réalité virtuelle, toujours avec ESI Group, qui sera financé à hauteur d’1 M€, et que Railenium pousse fortement avec Daniel Coutelier, Directeur de l’ENSIAME.
En termes d’innovation, I-Trans et Railenium soutiennent avec Alstom auprès de la filière ferroviaire le développement voies sur dalle béton, au lieu du ballast traditionnel. Des recherches ont été réalisées par l’IFSTTAR et les équipes Alstom de la Somme sont allées visiter le Centre d’essais de Rouen du Centre d’études et d’expertise sur les risques, l’environnement, la mobilité et l’aménagement (Cerema), où Vinci a réalisé des essais.
Railenium et I-Trans animent également une « usine à projets », faisant de l’appui au montage de projets. Il faut lancer au moins vingt projets par an avec les industriels, puis réaliser les accords de consortium, la gestion de l’international, etc. L’IRT se place au cœur de recherche appliquée, assurant une mise en relation des industriels avec les chercheurs, favorisant le recrutement de doctorants, d’ingénieurs, et assurant les liens avec un réseau de laboratoires apportant les connaissances, le recrutement, la formation et l’encadrement de jeunes chercheurs et ingénieurs. A ce jour 26 ingénieurs-chercheurs ont été recrutés, et l’objectif est d’atteindre assez vite 100.
L’un des grands enjeux de soutien à l’innovation est de disposer d’un centre d’essai dédié à l’infrastructure, pour raccourcir les délais et les coûts de mise sur le marché de la production industrielle et pour moderniser les processus d’homologation. Mais c’est très coûteux et les essais ne peuvent pas être payés très chers. Toutefois aujourd’hui, l’offre d’essais est insuffisante, tant en termes de bancs de laboratoire que de réseaux à échelle 1. Pour le matériel roulant, le Centre d’essai ferroviaire de Petite-Forêt est un bel outil régional, et à Vitry en Ile-de-France, l’Agence d’essai ferroviaire (AEF) d’Eurailtest est utilisée par la SNCF et la RATP. L’IFSTTAR a également des équipements d’essais à Nantes. Il est donc visé de mieux mobiliser et exploiter ces outils existants, et de les compléter éventuellement en réinvestissant dessus. Le Centre d’essai de Petite-Forêt a l’opportunité de doper l’offre d’essais afin d’éviter de les voir partir dans l’est de l’Europe.
Railenium démarre une activité de formation. Sur l’échelle TRL
8 Railenium se positionne sur la « vallée de la mort », à savoir sur les étapes intermédiaires de développement technologique, du niveau 3 (preuve expérimentale du concept) aux niveaux 6-7 (démonstration, dans un environnement réel simulé puis dans un environnement opérationnel). Les deux extrêmes de l’échelle se situent en amont dans les laboratoires publics de recherche (niveau 1 : étape d’observation des principes de base), et en aval sur le marché (niveau 10 : étape finale de validation en environnement réel).
Railenium accompagne aussi ses partenaires industriels dans leurs projets de développement technologique, depuis les phases de recherche de base et appliquée par du sourcing scientifique, jusqu’à la phase avale de mise sur le marché par les activités d’essais.
La stratégie scientifique de l’IRT est confiée à un Conseil d’orientation stratégique et scientifique mixte, réunissant des experts industriels de haut niveau et des chercheurs qualifiés, très tournés vers l’international et notamment l’Europe. Cinq grands enjeux de la filière ferroviaire ont été identifiés, côté industriels ou opérateurs :
• réduction des coûts d’infrastructures et de matériel roulant,
• réduction de l’empreinte environnementale,
• performance de l’exploitation,
• expérience voyageur,
• réduction du time-to-market.
Du côté opérateurs, le coût de la maintenance est un enjeu fort comme le souligne Jacques Rapoport, président de SNCF Réseau et de l’IRT Railenium. Le budget de maintenance du réseau ferroviaire national est passé en dix ans de 3 à 5 Mds €. Et il faut passer à 6 Mds € à méthode constante, pour faire face aux besoins actuels et éviter des réductions de capacité, des ralentissements, ou une dégradation de la sécurité. La maîtrise des coûts dans le domaine ferroviaire, à l’instar de ce qui se pratique dans l’aérien et l’automobile, devient donc un impératif.
Avec la COP21, la réduction de l’empreinte environnementale est un autre défi majeur. La performance énergétique en est un pilier majeur, mais aussi la réduction du bruit ferroviaire et des vibrations induites. SNCF Réseau a identifié 60 000 points noirs bruyants. La réduction du nombre de trains de fret a certes atténuée le phénomène, mais il reste des points sensibles, dans la vallée du Rhône par exemple. La baisse des émissions de particules est un vrai enjeu. Ainsi une rame du métro aérien à Paris produit, sur sa durée de vie, environ 2 tonnes de particules issues des semelles de frein. Christophe Gourlay précise à ce sujet que sur les rames MF01 livrées à la RATP, Alstom a déployé un freinage électrique jusqu’à 0 km/h pour éviter ces inconvénients du freinage mécanique. En outre cela a débouché sur un projet de R&D développé Railenium et Réseau de transport d’électricité (RTE) sur la récupération d’énergie au freinage, permettant également de réduire le bruit des vibrations des semelles de frein et de limiter les émissions de particules.
L’amélioration des performances d’exploitation, de sécurité, de capacité, de fréquence des trains, de régularité, de fiabilité et résilience, est aussi un enjeu fort pour la filière ferroviaire. Le système ferroviaire français reste largement géré par le « bloc automatique lumineux », un concept dans les années 1930. Certes des couches informatiques y ont été ajoutées ensuite, mais il reste un saut qualitatif à réaliser dans ce domaine. Sur les RER de la SNCF, le niveau de performance n’atteint pas encore celui de la RATP obtenu avec le SACEM
9 en 1989. Sur le RER D, la SNCF opère jusqu’à 12 trains à l’heure, mais au-delà ne peut plus assurer la régularité, tandis qu’avec le SACEM le débit atteint 30 trains par heure.
L’expérience voyageur est un thème qui a été peu étudié au départ, mais sur lequel l’aérien et l’automobile font de plus en plus d’investissements en termes de qualité de vie et services offerts à bord. Le ferroviaire s’y met avec notamment l’installation du wifi à bord des trains, la gestion de la chaîne globale de mobilité, et essayer d’éviter que les acteurs du ferroviaire se fassent « ubérisés » un jour.
La réduction du time-to-market de l’innovation est un sujet très sensible pour les industriels. Il s’agit de la gestion de l’ensemble du cycle de développement, des phases d’essais à la certification des équipements. Un accord de partenariat a été signé en septembre dernier avec l’EPSF , générant des investissements et des aménagements à Petite-Forêt, et des travaux sur le couplage physique-numérique et la modélisation.
En conclusion, trois ans après le démarrage opérationnel, Railenium dispose de 21 personnes en animation-support, principalement en montage de projets, dont une soixantaine sont actuellement à l’étude. 26 recrutements de chercheurs, incubés dans les laboratoires partenaires ont été réalisés. Le siège de Railenium sera livré à Valencienne début 2016, et pourra accueillir des chercheurs, tout en gardant la souplesse de les laisser dans les laboratoires partenaires. 23 projets ont démarré dans le cadre du Programme d’Investissements d’Avenir (PIA), financés par les 80 M€ de l’ANR.
Railenium participe à trois projets européens et le partenariat avec Shift2Rail sera très prochainement signé, pour devenir membre associé de deux projets d’innovation en exploitation et signalisation de l’infrastructure. Tout en restant un petit partenaire de Shift2Rail par rapport aux membres fondateurs tels que Deutsche Bahn, SNCF, Alstom, Bombardier, Thalès, Siemens, CAF, ou Trafikverket, Railenium est néanmoins un des premiers centres de recherche entré dans le consortium, notamment grâce à ses collaborations avec l’IFSTTAR et Alstom. Shit2Rail représente un budget de 1 Md € consacré à la R&D ferroviaire, tandis que sur les sept dernières années, la Commission européenne n’avait investi que 150 M€ dans ce domaine contre 2 Mds € pour l’aéronautique. Le ferroviaire était vu jusqu’ici comme un sujet de low-tech, peu intéressant.
Pour en savoir plus :
• IRT Railenium :
http://www.railenium.eu/
• FIF (Fédération des Industries Ferroviaires) :
http://fif.asso.fr/
• ESI Group :
http://www.esi-group.com/fr
• Rencontre technique du 19/11/15 sur la maintenance préventive :
http://www.railenium.eu/wp-content/uploads/2015/12/19nov2015-technodating-maintenance-preventive.pdf
• Centre d'essais ferroviaires CADEMCE SAS :
http://www.somme-developpement.fr/le-centre-d-essais-ferroviaires-cademce-sas
• ESIEE d’Amiens :
http://www.esiee-amiens.fr/#3
• UVHC et ses laboratoires :
http://www.univ-valenciennes.fr/universite
• Université catholique de Lille :
http://www.univ-catholille.fr/decouverte/bienvenue.asp
• Agence d'essai ferroviaire (AEF) d’Eurailtest :
https://www.eurailtest.com/
• Echelle TRL des étapes de maturité technologique, ce tableau synoptique :
www.cea.fr/multimedia/Documents/infographies/Defis-du-CEA-infographie-echelle-trl.pdf
• EPSF, Établissement Public de la Sécurité Ferroviaire :
http://www.securite-ferroviaire.fr
• Programmes d’Investissements d’Avenir (PIA) :
http://www.anrt.asso.fr/sites/default/files/pia_0.pdf
• Agence nationale de la recherche (ANR) :
http://www.agence-nationale-recherche.fr/
• Shift2Rail :
http://www.shift2rail.org/
Jean-Marc Delion, Délégué général de Railenium
, propos rapportés par Thierry Courtiol (MP1983) et Bernard Jacob (MP1979)
1 Faiveley Transport est une entreprise française spécialisée dans l’équipement ferroviaire, créée en 1919 et rachetée en juillet 2015 par la société nord-américaine Wabtec pour près de 2 Mds $.
2 CSEE - Compagnie des Signaux et d'Entreprises Électriques -, créée en 1902, a été rachetée par l’Italien Ansaldo, lui-même filiale du japonais Hitachi.
3 FIF - Fédération des Industries Ferroviaires - rassemble en France plus de 280 entreprises et représente l´ensemble des activités de l´industrie ferroviaire, des constructeurs de matériel roulant aux ingénieries en passant par les équipementiers ferroviaires, les industries de la voie et de la signalisation, le design ou encore les essais.
3 François Lacôte précise que cela concerne la signalisation grandes lignes, mais pas la signalisation urbaine, qui demeure à Saint-Ouen.
4 CTO - Chief Technical Officer - d’Alstom Transport.
5 Directeur délégué du site de Villeneuve d’Ascq de l’IFSTTAR.
6 Vice-président de la recherche de l’université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC).
7 Caractérisation dynamique et environnementale de moyens de captage électrique, un banc d’essais sur les divers comportements électriques et mécaniques du sous-ensemble formé par la caténaire et la bande de captage du pantographe des trains à grande vitesse.
8 TRL = Technology Readiness Level, est une norme internationale de mesure des étapes de développement technologique, développée par la NASA dans les années 60 et largement utilisée, notamment par la Commission européenne pour l’évaluation des projets de recherche du programme Horizon 2020.
9 SACEM = système d'aide à la conduite, à l'exploitation et à la maintenance, est un système de signalisation développé par Siemens, équipant les cabines du RER A.
Pôle ferroviaire: Alstom, CEF, ERA, I-Trans, Railenium, IFSTTAR)
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