Sumo, ou comment les smartphones permettent de mesurer le comportement des trains

« Tout a commencé dans le cadre d’un projet de recherche pour imaginer un moyen de substitutions à la rame IRIS320, la rame TGV conçue spécialement pour surveiller et mesurer les LGV. L’objectif était de proposer une prise de mesure optimale et des résultats comparables dans un TGV commercial, quel que soit le matériel roulant (1 ou 2 niveaux) », expliquent Julien Causse (alors chargé d’études et de recherche au département Lignes Voie Environnement chez Ingénierie et Projets) et Stéphane Neveu (alors chargé d’études en systèmes de mesure de la géométrie de la voie au département Lignes Voie Environnement chez Ingénierie et Projets).

« On voulait optimiser l’usage des systèmes de mesure. Il fallait que l’on place des capteurs partout dans le train, mais nous n’en avions que 4 à disposition et très peu de temps », raconte Julien Causse. « On s’est alors rendu compte que nous avions des capteurs disponibles à portée de main dans notre poche : nos smartphones ! »

En effet, tous les smartphones sont aujourd’hui dotés de GPS pour la localisation – que l’on utilise pour Google Maps, par exemple –, et de capteurs d’accélération – que l’on utilise pour les jeux –. « Toute la difficulté était de combiner les deux, avec un haut niveau de précision pour égaler le niveau de mesure des capteurs utilisés sur notre référence la rame IRIS320, et ce n’était pas une mince affaire », confie Stéphane Neveu.

Lors des essais sur un TGV Duplex entre Paris et Marseille, les capteurs ont été installés dans les positions principales retenues suite aux premières réflexions, et les téléphones aux emplacements moins importants.

« Les résultats étant prometteurs, nous ne pouvions nous arrêter là, et nous avons décidé d’aller encore plus loin. La seconde phase était alors celle de la validation, car personne n’avait cherché à montrer la qualité de la mesure fournie par le smartphone. Nous avons donc travaillé en étroite collaboration avec le responsable de la rame IRIS320 du département de la Mesure et des Essais chez Ingénierie et Projets pour mettre en place un protocole d’essai et lancer une expérimentation. L’idée était de placer les smartphones à bord de la rame IRIS320, à proximité des capteurs d’accélération. C’était artisanal, mais cela a fonctionné. Les résultats étaient bluffants, on avait une correspondance des mesures. Je peux vous dire qu’on en a surpris plus d’un », raconte Julien Causse.

« Ce qui est également intéressant, c’est qu’on a combiné la localisation utilisée par Google Maps (latitude, longitude) avec une base de données (Charles Voivret appelle ça la « ferrolocalisation ») indiquant les données ligne, voie et point kilométrique. On complète ces informations par les mesures d’accélération, qui nous indiquent le comportement du véhicule », précise Stéphane Neveu.

« On a très vite senti une vraie émulation et une envie d’innover et de transformer nos façons de faire. Si nous avons pu arriver aussi vite à un prototype, c’est parce que nous avons eu le soutien et l’aide de nombreux collègues : experts métier (de la voie, la mesure et la dynamique du train), chefs de projet des engins de mesure, managers et responsables Innovation », complète Julien Causse.   

C’est alors qu’entre en jeu l’expertise de Charles Voivret, Chef de projet Innovation chez SNCF Réseau I&P : « C’était techniquement très satisfaisant en termes de fidélité des accélérations et de la localisation. Le prototype donnait vraiment envie d’aller plus loin et j’avais l’impression d’avoir une pépite entre les mains ». 

Cette étape du projet se déroule alors en 2016. « L’application était bonne, mais ce n’était qu’une application. Il fallait que l’on pense aux usages pertinents que nous pouvions en faire et pour cela, nous sommes allés voir le mainteneur », précise Charles Voivret.

Le premier usage identifié est à destination des experts en dynamique. C’est Vigival, soit une solution alternative aux valises accélérométriques, un matériel lourd et coûteux qui permet de faire des tournées de surveillance de géométrie de la voie.

Le second est à destination du mainteneur. Nommé Vigicab, il permet de digitaliser les tournées cabines en se servant des données pour localiser les évènements remarquables, en quantifiant les chocs grâce à la mesure de la vibration, et en historisant les tournées des agents. Une tâche que les agents accomplissaient auparavant seuls, avec leur carnet noir bien connu des agents de terrain. L’application industrielle est en cours de développement par le programme SPOT (Sebastien Derrier).

Le troisième est à destination des mécaniciens. Les données récoltées par les tablettes par vibrato permettent aussi de quantifier, d’historiser et de partager les chocs directement avec le mainteneur.

On vous l’avait dit, « c’est vraiment du lourd, SUMO ».