Automatisation du métro : la ligne 1 a ouvert la voie

Après le succès technique et commercial de la ligne 14 conçue sans conducteur, la RATP a décidé d’engager l’automatisation de la ligne 1 dans une stratégie globale de modernisation du métro parisien, en tenant compte des besoins de renouvellement des équipements de signalisation et du matériel roulant. La RATP a relevé le défi de maintenir autant que faire se peut l’exploitation de la première ligne du réseau par sa fréquentation durant les travaux d’automatisation et de renouvellement des systèmes sécuritaires. La même démarche a été ensuite engagée sur la ligne 4 qui talonne la ligne 1 en termes de fréquentation.

Avant l'automatisation : conduite automatique et suppression du chef de train

Bastille - 1963 - Un train Sprague de la série grise avec motrices à 4 moteurs et 4 portes équidistantes en direction du pont de Neuilly. A l'issue des travaux d'allongement des stations, une motrice verte série 500 à 2 moteurs avait été ajoutée pour forcer les compositions. Une page allait se tourner pour la ligne 1, et la station Bastille avait déjà perdue sa passerelle et son édicule. © J.H. Manara

Avant l’automatisation, l’exploitation des trains avait bénéficié à partir de 1967 d’une première évolution par l’introduction de la conduite programmée, le PA135, issue des essais menés dès 1951 sur l’automotrice prototype MP51 : celle-ci expérimentait non seulement le roulement sur pneumatiques qui aboutit à la conversion en 1956 de la ligne 11, mais aussi un système électromagnétique de contrôle de la commande de traction et de freinage, testé avec voyageurs sur la voie navette entre Pré Saint Gervais et Porte des Lilas du 13 avril 1952 au 7 mai 1956.

Bastille - 1964 - Les premières rampes MP59 sur la ligne 1, symbole de la modernisation : ces rames auront circulé pendant 34 ans sur la plus importante ligne du réseau parisien et reçurent l'équipement pour la circulation en pilotage automatique afin de resserrer à 105 secondes l'intervalle et ainsi augmenter la capacité d'une ligne saturée à 174% à l'époque entre Gare de Lyon et Châtelet. © J.H. Manara

En 1967, la RATP équipa la ligne 11 du PA135, marquant une évolution technique mais également humaine puisque le nouveau système permettait d’engager la suppression du deuxième agent dans les trains. Jusqu’alors, le conducteur ne s’occupait que de la circulation de la rame, le chef de train assurant les fonctions commerciales (exécution du service des portes) et les ordres de départ. Déployé sur toutes les lignes sauf les lignes 3bis, 7bis et 10 entre 1967 et 1979, le pilotage automatique s’inscrivait donc déjà dans une approche globale de l’exploitation urbaine. Le chef de train disparaissait quant à lui en même temps que les dernières rames Sprague-Thomson au printemps 1983.

L'ancien Poste de Commandement Centralisé de la ligne 1, boulevard Bourdon, aujourd'hui renouvelé et entièrement informatisé. (document RATP, dossier de présentation au STIF)

Vers l'automatisation intégrale

Les années 1970 et le début des années 1980 furent essentiellement consacrées à la recherche avec le système ARAMIS qui définissait les bases de l’automatisme intégral, mais dont l’utilité fonctionnelle n’était pas avérée, mais aussi et surtout avec le VAL développé par Matra : celui-ci connaissait un véritable succès technique et commercial plaçant la France en pointe de la technique avec la mise en service du premier métro automatique du monde en 1983 à Lille. Ensuite, la ligne D du métro lyonnais améliora encore les principes de l’automatisme en explorant le « canton mobile déformable », affranchissant l’espacement des trains de tout repère fixe au profit d’une gestion dynamique des trains les uns par rapport aux autres.

Le lancement du projet METEOR en 1987, confirmé le 13 octobre 1989 suite à la décision du Premier ministre de ne pas arbitrer entre les projets de la RATP (METEOR) et de la SNCF (EOLE), se traduit alors par l’association de Matra et d’Alsthom pour développer le produit. Le 14 octobre 1998, la ligne 14 était mise en service entre Madeleine et Bibliothèque François Mitterrand, rencontrant un succès mondial : c’était le premier métro à très grande capacité (potentiellement plus de 40 000 voyageurs à l’heure contre 9000 pour le VAL et la ligne D lyonnaise). Quinze ans plus tard, plus de 500 000 voyageurs par jour empruntent la ligne 14.

Développant dès 2002 une nouvelle politique de renouvellement des équipements de signalisation du métro, dont la durée de vie est de l’ordre de 40 ans, la RATP recherchait d’abord une amélioration de la fiabilité du réseau, une plus grande souplesse et une réactivité accrue face à la demande, une élévation de la vitesse commerciale et une amélioration de la sécurité notamment par la réduction des intrusions sur les voies. Le programme Ouragan sur la ligne 13 fut lancé, mais rencontra rapidement d’importants déboires : en 2014, le système n’est toujours pas exploité alors qu’il aurait dû l’être dès 2006.

La RATP a ensuite lancé Octys, reposant sur la technologie du CBTC, Communication Based Transport Control, largement répandue dans le domaine des métros automatiques : le système comporte deux versions :

• la première modernise la conduite programmée en maintenant la dépendance aux signaux d’espacement. Elle est déployée sur la ligne 3 toujours équipée de MF67 livrés en 1968 ;
• la seconde destinée aux lignes dotées de matériel moderne, notamment le MF01 déployé sur les lignes 5 et 9, efface la signalisation latérale pour donner au conducteur la seule information de vitesse en fonction de la position du train précédent, tout en maintenant une fonction de conduite automatisée dès l’ordre de départ donné par l’agent.

En janvier 2003, la RATP lança une étude de faisabilité sur l’automatisation de la ligne 1 comparée à une modernisation classique. Tablant sur des gains de productivité, la RATP poursuivit la démarche en intégrant les spécificités d’une ligne ancienne – mise en service entre 1900 – marquée par des courbes serrées y compris en station et une structure hétérogène des quais du fait des extensions et modernisations intervenues en 110 ans de service.

Le 30 avril 2004, l’automatisation de la ligne 1 était approuvée par la RATP et confirmée par la décision du STIF le 10 décembre suivant. Le coût de l'opération sur la seule signalisation était évalué à 165 M€ soit seulement 48 M€ de plus qu'une modernisation sans automatisation, grâce à l'économie de 3 rames du fait de l'aumentation de la vitesses commerciale.

Dès juillet 2004, la direction de la RATP bouclait l’accord d’entreprise avec les organisations syndicales pour gérer le volet social de l’automatisation, et notamment les évolutions de carrière des équipes de conduite de la ligne 1.

Les façades de quai

La mise en place d’une séparation physique en bordure de quais est destinée à améliorer la sécurité du réseau et sa régularité en réduisant fortement les intrusions volontaires ou accidentelles sur les voies. Sur des lignes nouvelles, la conception des quais intègre ces équipements complexes  nécessitant un ajustement au millimètre fixés non pas sur la voûte (comme sur la ligne 14) mais sur les quais.

Sur une ligne ancienne aux caractéristiques sévères, il fallut développer un modèle suffisamment léger pour limiter les efforts de charge sur les quais et capable de s’adapter aux différentes configurations de stations. Le quai de service de Porte Maillot servit de test, puis la station Bérault engagea l’équipement complet de la ligne qui s’achevait le 10 avril 2011 par l’équipement de la station Bastille, en courbe de 38 m de rayon et avec un dos d'âne en rampe de 40 / 1000.

Ses caractéristiques hors normes ont aussi nécessité l’installation d’un système de caméras et d’un faisceau laser surveillant les zones de fortes lacunes entre le quai et la rame, ainsi qu’un dispositif sous le quai, sorte de sous-marche en plastique, n’empêchant pas le passage des rames tout en évitant qu’un pied chutant dans l’interstice ne vienne en contact avec le rail de traction alimenté en 750 V.

Il fallut aussi gérer l’exploitation durant le déploiement progressif des façades de quai et le retrait, lui aussi progressif, des rames MP89 en conduite classique, avec un équipement particulier baptisé DOF1 (Dispositif d’Ouverture des Façades de quai phase 1).

Des travaux furent aussi nécessaires pour que la strutcture des quais supporte la masse supplémentaire des façades, mais aussi pour assurer un accès de plain-pied aux rames, avec notamment la recharge en béton pour réduire à moins de 10 mm la lacune verticale entre le quai et la rame. Des nez fusibles ont également été installés pour réduire la lacune horizontale.

Le matériel roulant

En 1997, les premières rames MP89 avec conducteurs sont arrivées sur la ligne 1 pour engager la réforme des MP55 de la ligne 11, recevant des MP59 rénovées en 1990-1992 de la ligne 1, et des MP59 non rénovés de la ligne 4. Ces rames étaient issues du même marché que celui pourvoyant la ligne 14, en version sans conducteur.

Porte de Vincennes - 30 janvier 2010 - Dans la station de départ originelle, en direction de La Défense désormais, une rame MP89 avant les travaux d'adaptation à l'exploitation automatisée. Les MP89 sont désormais sur la ligne 4, en attendant son automatisation prévue en 2022. © transportparis

Pour l’automatisation de la ligne 1, la RATP a repris les bases de ce matériel et intégré les évolutions technologiques pour développer le MP05, dont la construction a été confiée à Alstom : 49 nouvelles rames venaient donc remplacer 52 MP89, le gain de 3 rames étant mis au crédit de la réduction de la durée de l’aller-retour grâce à une vitesse commerciale accrue et des temps de retournement réduits au terminus.

Les automatismes

Les études menées par la RATP ont conclu à la possibilité de transposer l’essentiel du cahier des charges de METEOR pour le scénario cible. Il fallut donc développer le fonctionnement d’un automatisme compatible avec une migration progressive et une exploitation mixte automatique / classique.

Le marché du pilotage automatique, de la transmission de données et de la supervision de l’exploitation a été attribué à Siemens le 7 novembre 2005. Alcatel remporta les postes locaux de Vincennes et de Porte Maillot qui gèrent notamment les garages du matériel. Le volet audio-vidéo relié au poste de commandement de la ligne, restant boulevard Bourdon mais quittant la salle historique du réseau, fut traité par les marchés-cadres existants.

Le nouvel automatisme apporte des améliorations sur le temps d’ouverture des portes, jugé trop long – non sans raison – sur la ligne 14, l’intégration de la transmission radio et l’aptitude au garage dynamique des rames. Le produit Trainguard de Siemens assure la gestion de l’intervalle, le mouvement des rames, l’adaptation du plan de transport à une situation non nominale et le contrôle continu de la vitesse. Le point d’arrêt n’est plus le signal mais l’arrière du train précédent… sauf en exploitation mixte ou le système fait la différence entre les situations : selon que le train « but » soit automatique ou à conduite classique.

Les Sablons - 25 février 2012 - La phase de migration de l'exploitation vers l'automatisme intégral avec une MP89 à conduite classique dans une station adaptée pour le service sans conducteurs. © transportparis

Le CBTC procure la communication sol-bord du contrôle de la vitesse en continu et la localisation des rames par une « roue phonique » non freinée.

L’installation des façades de quai supposait d’ajouter une couche sécuritaire supplémentaire pour valider la position d’arrêt des trains et autoriser l’ouverture des portes.

Pour assurer une migration dans les meilleures conditions possibles, la RATP misait sur une qualification renforcée des composants dès la sortie d’usine et un déverminage sur l’anneau du Centre d’Essais Ferroviaires de Valenciennes. Ensuite, un premier train « espion » vérifiait en ligne que les automatismes détectaient sa présence, avant de pouvoir introduire en ligne 8 rames durant 4 mois pour des essais d’endurance simulant les conditions réelles d’exploitation.

Ce processus permit à la RATP de tenir les objectifs d’automatisation en maintenant le service. Toutefois, de nombreux dimanches ont été mobilisés, en retardant l’ouverture de la ligne à 10h, afin de procéder à des tests sur l’ensemble de la ligne et migrer l’exploitation pour passer d’une phase à l’autre :

• MP89 + conducteurs + façades de quais
• MP89 + conducteurs + façades de quais + MP05 automatiques
• MP05 automatiques

L’automatisation et après ?

Le 22 décembre 2012, l’exploitation de la ligne 1 basculait et le 28 juillet 2013, les derniers réglages étaient opérés pour une gestion nominale de la ligne. Après 6 mois d’exploitation, l’offre réellement assurée atteignait les 100%, contre environ 97% en exploitation nominale.

Le coût final de l'opération, signalisation, infrastructures, stations et matériel roulant atteignait 600 M€ dont 400 M€ pour le matériel roulant s'inscrivant dans le renouvellement du matériel pneus (retrait in fine des MP59 de la ligne 4). Le surcoût par rapport aux prévisions a atteint 4%, essentiellement lié aux difficultés de pose des façades de quai.

Pont de Neuilly - 9 mars 2012 - Croisement entre une rame automatique à gauche, en direction de La Défense, et d'une rame classique en direction de Vincennes. L'une des clés du succès de l'opération résidait bien en la capacité à gérer cette étape transitoire. © transportparis

En juin 2014, un premier renforcement d’offre était décidé par le STIF en fin de pointe du soir afin de lisser la transition entre le service maximal et la desserte de nuit compte tenu de l’affluence grandissante entre 20h et 22h. L’heure de pointe conserve l’intervalle de 1 min 40, qui s’avère désormais en limite de capacité. En revanche, la situation est plus critique le week-end, où l’intervalle de 5 minutes est notoirement  insuffisant pour transporter dans des conditions correctes les voyageurs, les rames étant fréquemment en limite de capacité entre Bastille et Etoile. En la matière, le sujet n’est pas tant d’ordre technique d’économique, du fait des ressources tendues pour financer les dessertes supplémentaires.

L'intérieur des MP05 est évidemment calquée sur celui des MP89 mais la RATP a choisi de mettre de la couleur... ou plutôt des couleurs dans ses nouvelles rames. Le rouge sombre du sol rappelle la terrazolit de certaines rames Sprague. En revanche, le MP05 n'est pas mieux insonorisé que le MP89 et le voyageur doit toujours subir un niveau sonore aussi élevé que désagréable. © transportparis

Un quasi copier-coller sur la ligne 4... et ensuite ?

L’automatisation de la ligne 1 servira de nouvelle référence au nouveau projet de la RATP, validé par le STIF en décembre 2013, portant sur l’automatisation de la ligne 4 à l’horizon 2022, après son prolongement à Bagneux. La deuxième ligne du réseau par sa fréquentation bénéficiera donc de l’expérience acquise sur la ligne 1, mais avec un nouveau défi : l’exploitation de la ligne 4 sera assurée par les MP89 et MP05 de la ligne 14, acquis pour la création de la ligne (pour les premiers), pour le renforcement de l’offre et le prolongement en construction à la mairie de Saint Ouen (pour les seconds), complétés de rames MP14 dont le marché était en cours d’élaboration mi-2014. Trois matériels pour une même ligne : depuis les multiples recompositions du parc Sprague-Thomson dans les années 1930, on n’avait jamais vu cela !

Cependant, la RATP semble s'interroger sur la suite. En 2019, la ligne 13 a été évoquée mais à une échéance très lointaine, au-delà de 2030. Il avait été un temps esquissé l'intérêt de la ligne 7, compte tenu du nombre de trains et donc de conducteurs. Il semble que le modèle économique soit en question, mais il sera probablement diffcile d'aller à l'encontre de cette évolution technique majeure, qui apparaît aujourd'hui comme le seul moyen d'augmenter la performance d'un réseau qui demeure handicapé par son petit gabarit, la faible longueur de ses trains et ses stations rapprochées. Paris pourra-t-elle rester en retrait de ce qui devient désormais un quasi standard mondial ?