Con­ju­guer main­te­nance et ex­ploi­ta­tion, un sub­til pas de deux

Le 9 novembre 2021 aux alentours de 17h, l’apparition d’une cavité sous la ligne CFF Lausanne-Genève, à la hauteur de Tolochenaz (VD), provoquait l’interruption brutale du trafic ferroviaire et semait le chaos parmi les pendulaires de l’Arc lémanique. Le creusement d’une galerie pour le projet de géothermie Enerlac est à l’origine de cette perturbation hors du commun qui a duré plusieurs jours.
S’il est trop tôt pour aborder les causes et les responsabilités de cet incident – l’enquête est toujours en cours –, TRACÉS a néanmoins voulu en savoir davantage sur la façon dont les CFF gèrent les différents risques liés à l’exploitation des 3260 km de voies ferrées que compte leur réseau. Pour ce faire, nous sommes allés à la rencontre de Karim Daouk, chef de la surveillance de la région ouest, et de Patrick Michaud, responsable de l’exploitation pour la Suisse romande. Tous deux ont vécu en direct la crise du «trou de Tolochenaz» et ne sont pas près d’oublier les jours qui ont suivi.

Surveiller sans relâche

Si l’on s’en tient à l’infrastructure ferroviaire proprement dite, les risques auxquels elle est confrontée sont avant tout liés à l’usure de ses composants (fissure/rupture d’un rail ou d’une aiguille, par exemple), aux dangers naturels (inondations, éboulements, etc.) et aux interventions de tiers à proximité immédiate des voies (travaux d’excavation par exemple). Selon Karim Daouk, le maître mot en matière de gestion du risque est la surveillance. «Elle est encore principalement visuelle et manuelle même si une forte augmentation de la surveillance automatisée est en cours, relève-t-il . Des inspecteurs à pied parcourent régulièrement l’ensemble du réseau et inspectent visuellement l’état des rails, du matériel d’attache ou encore des aiguilles. Les dégâts constatés, que nous appelons les écarts, en lien avec un état idéal, sont consignés et déterminent l’urgence qu’il y a à entretenir un tronçon et la nature des travaux à y effectuer.»

Vers une approche plus technologique

Les mécaniciens des locomotives sont également impliqués dans la surveillance du réseau. Étant donné qu’ils effectuent toujours le même parcours, ils en ressentent l’évolution au jour le jour et sont à même de détecter des anomalies. Ils ont ainsi un droit et un devoir d’alerte lorsqu’ils constatent ou suspectent un dégât. Dans ce cas, le trafic est ralenti jusqu’à ce qu’un inspecteur à pied puisse se rendre sur place et détermine la pertinence de l’alerte. Ces alertes peuvent mener à un ralentissement des convois, voire à une interruption du trafic selon la gravité du dommage supposé. «Les informations que nous transmettent les mécaniciens sont indispensables, souligne Karim Daouk. Si elles permettent d’éviter des situations potentiellement dangereuses, un bon tiers d’entre elles ne mènent à aucune confirmation sur le terrain. Cela impacte fortement le trafic et la qualité du service aux voyageurs. Le défi consiste à faire baisser ce chiffre sans réduire la sécurité.» La technologie pourrait-elle y contribuer? Les CFF développent des caméras embarquées sur des véhicules de surveillance associées à du traitement d’image. Mais leur résolution n’est pas toujours suffisante pour détecter les fissures. «Ces fissures sont dynamiques, elles s’ouvrent au passage d’un convoi. De ce fait, un inspecteur à pied peut, à ce jour, mieux appréhender ce genre de phénomènes en trouvant le bon angle de vue et en répétant les observations.»

Pour ce qui est des dangers naturels, la gestion du risque se base essentiellement sur la sécurisation des secteurs identifiés comme historiquement critiques – rappelons que certains tracés sont plus que centenaires – au moyen de travaux de génie civil : digues, filets de protection, galeries, etc. «Mais il existe également des mesures non-constructives, affirme Karim Daouk. Dans la Broye, par exemple, l’Arbogne déborde régulièrement sur les voies. Lors de fortes précipitations, une caméra automatique nous permet de visualiser le site et d’interrompre à tout moment le trafic si les conditions l’exigent.» Ici aussi, les mécaniciens et les inspecteurs à pied ont leur rôle à jouer, en annonçant les chutes de pierres, éboulements et autres affaissements.

Une question de proportionnalité

Alors que le changement climatique en cours entraînera probablement une augmentation des risques liés aux dangers naturels, cette approche basée sur l’historique du réseau ne réserve-t-elle pas de mauvaises surprises aux CFF? «Avec l’éboulement qui a eu lieu à La Conversion au printemps 2021, nous avons vu que ce type d’événement peut survenir à des endroits que nous ne jugions pas critiques, poursuit Karim Daouk. Mais ce genre de configuration géotechnique est fréquent sur le réseau. De par la nature probabiliste de ces risques, tout l’art consiste à mettre en équilibre la proportionnalité des mesures de prévention et la garantie d’un service optimal à la clientèle.»

Comme on l’a vu à Tolochenaz, les CFF sont également confron­tés aux risques que des tiers peuvent faire courir à leur réseau. De telles situations sont-elles fréquentes? Selon Karim Daouk, des travaux de ce genre se comptent par dizaines ou par centaines chaque année en Suisse. Ils font l’objet d’une obligation d’annonce afin de les planifier au mieux par rapport aux contraintes d’exploitation et peuvent être soumis à des exigences d’accompagnement techniques de la part des CFF. Dans le cas de Tolochenaz, il s’agissait d’un contrôle géométrique de la position des voies au droit des conduites toutes les deux heures, couplé à une réduction de la vitesse à 80 km/h. Ce sont précisément ces relevés qui ont permis de détecter à temps la formation de la cavité.

Une demande inédite

Pour Patrick Michaud, le scénario du 9 novembre était l’un des pires que l’on pouvait envisager: une interruption totale aux heures de pointe, sur la ligne la plus fréquentée de Suisse romande (jusqu’à 12 000 personnes par heure) et sans parcours alternatif: «À l’annonce de la perturbation, nous avons appliqué les mesures prévues par ce que nous appelons un concept de substitution, ­pré­établi selon les spécificités du tronçon. Il consistait principalement en un arrêt du trafic et le transbordement des passagers sur des bus entre Morges et Allaman. Mais sur ce parcours, et au vu de la durée du problème, nous savions que cela ne suffirait pas. C’est pourquoi nous avons demandé aux usagers de renoncer aux trajets non indispensables. En ce sens, la pandémie nous a donné un coup de pouce: les pendulaires ont maintenant l’habitude du télétravail et sont équipés en conséquence. Avant 2020, cela aurait probablement été beaucoup plus compliqué!»

L’incident de Tolochenaz pose ainsi la question de la résilience de l’infrastructure ferroviaire. En effet, elle offre nettement moins de possibilités de parcours alternatifs que le réseau routier, plus dense et plus souple. Entre Lausanne et Genève, la solution idéale consisterait à doubler la ligne de l’Arc lémanique, comme sur le tronçon Mattstetten – Rothrist entre Berne et Zurich. Mais en termes de gestion du risque, un simple doublement de la ligne ne suffit pas: «À Tolochenaz, nous aurions eu quatre voies interrompues au lieu de deux, argue Patrick Michaud. Il est donc impératif que cette hypothétique seconde ligne ne soit pas exposée aux mêmes situations de risque.»

En l’absence de parcours alternatif, la solution passe par un entretien minutieux de l’infrastructure. À ce jeu-là, une ligne n’en vaut pas une autre: en fonction de leur fréquentation, de leur importance stratégique et de leur potentiel de risque, les voies se voient attribuées une note de criticité. Il va sans dire que la ligne Lausanne-Genève occupe une place de choix dans ce palmarès. «En partant du principe que le meilleur dérangement est celui qui n’arrive pas, on y applique une stratégie défensive de contrôles plus fréquents – y compris pour les ouvrages d’art – et de changements préventifs. On intervient dès que le moindre problème est constaté. Et évidemment, cela fait qu’on y investit davantage d’argent et d’énergie», ajoute le spécialiste.

Une stratégie visiblement payante: «Sur le coeur du réseau romand des CFF, il n’y a en moyenne que sept à huit interruptions de deux à quatre heures par année, dont la grande majorité est due à des accidents de personne, explique Patrick Michaud. À ce niveau également nous faisons de la prévention, notamment avec les hôpitaux psychiatriques situés près de nos voies et en installant des grillages aux endroits sensibles.» Pour ce qui est des interruptions de plus longue durée, hors perturbations météorologiques, les deux dernières en Suisse romande remontent à 2015 [déraillement d’un train transportant des produits toxiques suite à la rupture d’un essieu à Daillens (VD)] et 2005 [baisse de tension sur le réseau entraînant la paralysie totale du réseau ferroviaire suisse suite à un court-circuit entre Rotkreuz (ZG) et Amsteg (UR)].

Tensions entre maintenance et exploitation

Mais cette stratégie de maintenance préventive conduit inexorablement à des difficultés d’exploitation. En effet, la plupart des travaux d’entretien demandent une réduction de la vitesse. Sur une ligne comme Lausanne-Genève, où un train circule toutes les deux minutes et demie, il est impossible de cumuler ces ralentissements sans compromettre la tenue de l’horaire. Jusqu’à récemment, le travail nocturne offrait une alternative suffisante. Mais l’augmentation du trafic de fret, liée notamment à l’explosion du commerce en ligne¹, est venue péjorer une situation déjà tendue: il s’effectue principalement la nuit et vient non seulement grignoter des créneaux habituellement dévolus aux travaux d’entretien et de construction mais contribue à accélérer l’usure de l’infrastructure. «Actuellement, entre Lausanne et Genève, on ne peut pratiquement plus intervenir de jour et, à part à Noël et au Nouvel An, il n’y a pas une nuit sans travaux», remarque Patrick Michaud.

Pour garantir l’entretien de la ligne, les CFF ont dû revoir leur stratégie pour tenir compte de ce nouvel état de fait. Sur le bassin lémanique, cela passe par une baisse de l’offre via la suppression de certains trains voyageurs, moins fréquentés, à partir de 20h. Cette dédensification du trafic permet de libérer partiellement les voies sur une durée plus longue. Parallèlement, les CFF recourent de plus en plus souvent à des week-ends «coup de poing», durant lesquels un tronçon est totalement fermé au trafic pour y effectuer un véritable marathon constructif. Mais certaines mesures vont encore plus loin: au lieu d’étaler sur de longs mois, et au prix de nombreuses perturbations, l’assainissement du tronçon Lausanne-Puidoux, les CFF ont préféré y interrompre le trafic durant un coup de poing long de six semaines, tout en garantissant le passage entre Fribourg et Lausanne via la bucolique ligne du train des vignes et Vevey – une belle illustration de l’importance de disposer de parcours alternatifs.

Mais cette approche a également des conséquences sur la conception des nouvelles constructions et la planification de leur chantier, visant un minimum d’interruption de trafic. Pour certains ouvrages, de dimension relativement modeste, cela passe souvent par la préfabrication et la mise en place par ripage ou par grue mobile. Pour les ouvrages plus complexes, cela passe par un séquençage très précis des travaux: lors de la construction du saut-de-mouton de Renens (voir «Quand les trains jouent à saute-mouton», TRACÉS 10/2020), les réflexions menées en amont ont permis de maintenir en permanence deux des trois voies du nœud ferroviaire de Lausanne, emprunté quotidiennement par près de 600 trains. Parmi les difficultés rencontrées en suivant cette approche, on peut notamment citer la multiplication des zones d’accès au chantier et la gestion de la sécurité des travailleurs en raison de la proximité et de la fréquence du trafic.

Vers la maintenance prédictive

Comme on peut le voir, les exigences en matière de maintenance et d’exploitation vont globalement dans la même direction mais entrent parfois en contradiction. Une situation qui ne va probablement pas s’améliorer au vu de l’augmentation de l’offre prévue et appelée de leurs vœux par les CFF. Dès lors, comment concilier au mieux les différentes exigences? Une solution pourrait venir du recours à la maintenance prédictive: un risque étant la probabilité d’occurrence d’un événement, le principe consiste à établir un modèle prédictif de la probabilité d’un dérangement en fonction des écarts constatés sur l’infrastructure. «Aujourd’hui, notre approche est très manuelle, explique Karim Daouk, physicien de formation. Je suis convaincu que nous avons tout à gagner en adoptant une démarche plus scientifique.» C’est pourquoi il a lancé un projet pilote, en collaboration avec l’EPFZ.

L’idée de base est d’agréger, tronçon par tronçon, l’historique des écarts relevés et de les mettre en relation statistique avec les dérangements effectivement constatés, soit lorsque le risque s’est réalisé. «Une fois cette base établie, précise-t-il, en nous fondant sur les écarts que nous mesurerons dans le futur, nous pourrons obtenir une probabilité de dérangement à différents horizons temporels. Et aussi réévaluer le risque au fur et mesure que de nouvelles informations ou observations nous parviendront et alimenteront le modèle.» Le résultat se présenterait sous la forme d’une carte de probabilité de dérangement. La mettre en regard de la carte de criticité du réseau permettrait d’obtenir une vue plus globale de l’état du réseau et d’établir de manière plus scientifique les priorités en matière d’entretien.

Note

 

1 Selon des données que nous ont fournies les CFF, le nombre de wagons marchandises a augmenté de plus de 40 % sur la ligne Lausanne-Genève entre 2010 et 2019. 9250 tonnes de marchandises y sont transportées quotidiennement, soit l’équivalent de 740 camions par jour.