Ile-de-France - Daily travel on the RER

Only small day-to-day variations will be studied here, not major incidents... the most frequent of which being pulled alarm cords, justified or not (approx. 8000 times per year in the Ile-de-France region, for the whole of the Transilien network). Also frequent : suspicious luggage, passenger sickness or accidents. Infrastructure incidents (officially, 15-20 % of lost minutes) are not known in detail here, but signal failures clearly top the list, ahead of electrical failures and track problems (broken rails, problems with switches...). The last aspect of daily passenger misfortunes on the RER is rolling stock incidents, which obviously bear a relation with how old it is, with little or no advantage for RER B C D trains in this respect. The conclusion of all this is very simple : departure times are usually known, but arrival times are almost always a matter of luck... The comparison with a 6-months stay in Frankfurt in 2015, with daily use of S-Bahn trains (the local equivalent of the RER, with a train every 2mins30sec in the central tunnel) is unambigous : many small delays there (1-5 mins), but only two serious incidents over 6 months, about 20 mins being lost in each case : a signal failure, and... a kite in the catenary.

CORBEIL - BOIGNEVILLE / Figures showing the spread in driver behaviour :

Fastest times at 17.05.2018 : 31mn16 / 31mn17 / 31mn45 / 31mn48 / 31mn53 / 31mn55
(over 88 journeys)

Slowest times 17.05.2018 : 37mn10 / 38mn05 / 38mn06 / 38mn20 / 38mn51 / 40mn45
(over 88 journeys)

The graph showing this phenomenon is here and explanations follow...

Train drivers are not robots, and do not all drive in the same manner... if only because each one has his personal story, which may include emotional stress (accidents involving the public...), changing rules from your manager, undisciplined travellers on the platforms... not forgetting the rolling stock's own varying performance too, and that of the infrastructure too, notably the current supply.

What this #1 topic shows (without judging anything, but givings clues for understanding what happens) is that the spread in journey times, under otherwise stable conditions, can be extremely high.

Initial condition : find a line and operational conditions that clearly highlight this phenomenon i.e. with little or no influence by factors others than pure driving technique.

In the Ile-de-France region, such a context can only be found some distance away from Paris, because trains have an impact on each other in the core (dense) part of the network : they share not just tracks but also the same electrical supply under conditions which may be complicated to ascertain with precision. But 30 km or more away from Paris, RER trains are often fairly alone on their tracks, and a correct analysis becomes possible.

The line which is studied here is one of the southern branch lines of the RER-D, running from Corbeil to Malesherbes... but with a planned change at the end of 2018 : no more through trains from Paris, all trains will start from Juvisy. In any case, the way trains run in the evening peak has all the required characteristics :

• one service every 15 minutes, with a very low probability of seing trains in quick succession, as 3 other services run between them between Paris and Villeneuve-St-Georges : once a train has left the Corbeil area, it is very unlikely to meet with restrictive signals, at least until Boigneville, the last stop before Malesherbes, and the survey ends precisely at Boigneville... just before any such possible risk.


• no freight during the evening peak, and only one northbound RER service evey 30 minutes : this guarantees a stable power supply, especially with substations relatively close to one another, a standard situation with a 1,500 V supply (even if one of them is currently said to be working irregularly... with tension sometimes dropping as low as 1,200 V). This, and roilling stock condition (see below), are the only uncontrolled factors in this study.


• standard rolling stock (Z 20500 in UM mode aka Multiple Units)... but with sometimes a traction motor or two out of order, with an obvious impact on accelerations but not maximum speeds, as these are relatively low (110 km/h from Corbeil to La Ferté-Alais, 100 afterwards) on a very flat line profile as far as Boigneville,


• dwell times in stations are easily under control, as trains already run fairly empty after Corbeil, and very few customers join the trains along the way.

There are other criteria too, so that the spread in journey times only depends on driving behaviours :

• a dry rail, so that adhesion conditions are the same for all trains monitored here,


• trains always sufficiently late to guarantee "as-fast-as-possible" driving (this requires being at least 5 minutes late when leaving Corbeil).

The graph shown here (using the line profile software in a "diverted" way) shows, for journeys which always fully respect the criteria listed above, real journey times between Corbeil and Boigneville. The scheduled time is 36 minutes (2160 secs), and the scale has been increased, by substracting 999 secs to all values.

The result is simply astonishing : the difference between the fastest (31min16s) and the slowest (38min51s - not considering the more recent time of 40min45s, which is not really significant) timing exceeds 7.5 minutes. Even more significantly, 6 timings stand below 32 minutes, with another 6 above 37. So, the "standard" spread is around 5 minutes, for a journey time of 36 minutes. Also, 16 of the 88 journey times are in excess of the scheduled journey times, recovery time included : this means that close to 20 % of these services do not even catch up, even when being already at least 5 minutes late at the start. All this under favourable conditions, weather included. Do the line managers realize this ?

One important fact... The word "astonishing" above may seem a bit sharp, but one should not forget that in the Ile-de-France area, the standard recovery time is 5 % of journey time, so here... 1 min 48 secs, which one ought to compare with this spread of 5 minutes or possibly more. One can then easily understand that in the real world, late trains often remain stay late... This also suggests that, in order to avoid systematically late services, there is more recovery time "hidden" in various ways (long scheduled stops, timings computed with a lower-than-average power supply, reduced braking coefficients, trainload above what it really is...), and the analysis below confirms this.

The purpose is not to criticize but to understand, and the reader will soon realize that there are multiple reasons for all this. Still, it is worth mentioning that my own experience abroad is that similar operating conditions produce very different results in at least two countries : Switzerland and Germany.

Il ne faut certes pas oublier que toutes ces mesures ont été faites dans de bonnes conditions d'adhérence, et que la "vraie vie" est souvent différente... Il paraît donc possible de réduire la marge de régularité réelle (marges cachées incluses), mais une certaine prudence s'impose. Il n'en reste pas moins que l'immense problème derrière cette dispersion, qui bien sûr existe tout autant en zone dense, est qu'elle a des conséquences négatives directes : une moins bonne ponctualité (les retards pris dans la partie la plus dense du réseau sont moins bien résorbés), une perte de capacité du réseau, et un besoin d'investissements "de compensation" pour justement rétablir cette capacité perdue. Ce n'est pas spécialement critique aux marges du réseau si le temps prévu pour le demi-tour à Malesherbes est suffisant (c'est bien le cas), mais au coeur du réseau, c'est une autre affaire... Ce n'est donc pas un hasard si l'on prévoit aujourd'hui d'automatiser un jour la conduite sur les sections centrales des RER parisiens (sur le D, ce sera entre Stade-de-France-St-Denis et Villeneuve-St-Georges) : automatisation signifie avant tout éradication de la dispersion...

Détaillons maintenant les causes élémentaires du phénomène...

Un temps de parcours se décompose essentiellement comme suit :

(1) La phase d'accélération
(2) La phase de vitesse(s) stabilisée(s)
(3) Le freinage
(4) Le temps de stationnement

dont la variabilité de chacune impacte plus ou moins fortement le temps de parcours global.

(1) L'accélération :

Le matériel roulant étant homogène (nonobstant les blocs moteurs isolés évoqués plus haut), les variations sont ici assez faibles dans la mesure où l'on se restreint volontairement aux situations où l'adhérence est bonne (rail sec, absence de feuilles mortes...). Parmi les 4 composantes ci-dessus, c'est celle où la dispersion est la plus faible... hormis au départ de Corbeil, gare dont le plan de voies est presqu'entièrement autorisé à 60 km/h. Car on peut déjà laisser filer de nombreuses secondes... :

• en restant aux alentours de 30 km/h le long du quai,


• et ensuite, en roulant en-dessous de 60 km/h jusqu'à la fin de la zone,


• enfin, en accélérant plus tardivement que le point possible de reprise de vitesse, situé un peu moins de 300 m après les derniers aiguillages, la longueur d'une rame double standard étant de 259 m. Il ne s'agit en général pas d'un manque d'attention, mais d'une certaine prudence vis-à-vis du comportement du contrôle de vitesse KVB : crainte d'une "prise en charge", autrement dit déclenchement d'un freinage d'urgence suite à la détection d'une vitesse jugée excessive (qui n'est pas forcément une erreur de conduite, cela peut aussi être un défaut de programmation du KVB !).

La combinaison de ces 3 facteurs génère couramment 1/2 minute de dispersion, sur un temps de parcours de 3 mn, entre Corbeil et Moulin-Galant.

(2) La phase de vitesse stabilisée :

Cette phase est très simple dans son application : il n'existe que deux taux de vitesses limites, à savoir 110 km/h de Corbeil à La Ferté-Alais et 100 km/h de La Ferté-Alais à l'entrée de Malesherbes. Pas le moindre point singulier entre la sortie de Corbeil à 60 et l'entrée à Malesherbes à 50 (celle-là est hors sujet ici de toute façon). Une tenue "prudente" des vitesses limites a tout de même un petit impact, car certaines interstations sont assez longues (6,6 km entre Mennecy et Ballancourt, 5,8 entre Ballancourt et La Ferté-Alais, 6,6 km entre La Ferté-Alais et Boutigny) et les vitesses limites sont tenues assez longtemps avec un matériel à forte accélération comme ici. En supposant, pour simplifier, 3x4km parcourus à 100 km/h au lieu de 110 (ce qui est compté large...), on est sur une perte de temps d'une demi-minute environ, à raison de 3 s par km : ce n'est donc pas ici que l'essentiel se passe...

A noter : la précision de l'indicateur de vitesse est un facteur dont l'influence n'est évidemment pas maîtrisée. Mais les gros écarts à ce niveau sont rares, et c'est de toute façon un sujet mineur sur un parcours à arrêts fréquents.

(3) Le freinage :

On est ici dans des variations nettement plus importantes que précédemment. Le freinage a lieu plus ou moins tôt, selon :

• la perception de l'adhérence (sujet limité ici, comme pour l'accélération, par le contexte "mesures faites uniquement avec rail sec"),


• le contexte local, autrement dit la perception du risque en cas d'arrivée rapide : train visible de loin ou non, et à l'inverse vue ou non de la totalité du quai par le conducteur ; mais aussi le volume de clientèle à quai et le comportement de celle-ci, même si ici le nombre de voyageurs montants est toujours faible,


• l'expérience du conducteur (autrement dit, sa bonne connaissance de la ligne... et de la capacité de freinage du matériel roulant).

Constat pratique : on observe couramment ici une dispersion de 15 s par arrêt, soit 1mn45 environ pour les 7 arrêts du parcours (Boigneville exclue).

(4) Le temps de stationnement :

C'est ici que se situent les plus gros écarts... et la manière la plus facile de gagner du temps, les arrêts au sud de Corbeil étant tous calibrés à 40 s : avec peu de voyageurs descendants (surtout au-delà de Ballancourt) et encore moins de voyageurs montants, cela excède largement le strict besoin. Le fait que le matériel roulant (2 portes par voiture seulement, et plancher situé largement au-dessus du quai) soit peu favorable à des descentes rapides n'est pas critique ici. Après Ballancourt, on observe couramment des arrêts de moins de 20 s, voire 15 à Buno-Gironville et Boigneville (record à battre : 11 s à Boigneville... et là, mieux vaut déjà se tenir à proximité des portes lors de l'arrêt !).

En pratique, des arrêts de 30 s au sud de La Ferté-Alais seraient largement suffisants. Pour autant, il ne faut pas oublier le besoin de prévoir des aléas occasionnels (obstruction à la fermeture des portes, d'où le besoin de répéter la séquence de départ, avec de ce fait une perte de temps d'au moins 15 s...) ou le simple fait que quand il pleut les montées ou descentes de voyageurs sont toujours un peu plus lentes... On peut donc estimer qu'il y a une demi-minute gagnable ici, mais guère plus : on ne se situe pas du tout à la hauteur de la dispersion globale observée.

Sur les stationnements toujours, il est en revanche un autre point moins visible mais dont l'impact n'est pas négligeable : le comportement de conduite au départ. On observe typiquement deux attitudes bien distinctes :

• les conducteurs qui desserrent les freins une fois les portes fermées : ceux-là partent en moyenne 8 s après la fermeture des portes,


• ceux qui interprètent la règle de façon plus souple (celle-ci exigeant simplement l'immobilisation de la rame), savent que l'on parcourt une ligne de fond de vallée où tous les points d'arrêt sont en palier, et desserrent les freins pendant et non après la fermeture des portes : ceux-là partent en moyenne 2 s après cette fermeture. Cela n'a l'air de rien, mais si l'on multiplie cet écart de 6 s par le nombre d'arrêts, on parvient tout de même à un écart de 42 s sur les 7 arrêts (Boigneville exclue)...

Pour l'anecdote, le même comportement à Chilly-Mazarin (RER-C, entre Juvisy et Massy-Palaiseau) verrait probablement la rame reculer de plusieurs dizaines de centimètres au démarrage : la ligne est en rampe de 10 °/°° à cet endroit, soit tout de même un écart d'altitude de 2 m entre l'avant et l'arrière de la rame (qui sur le RER-C comporte 8 voitures, soit une longueur de 200 m environ). A titre de curiosité toujours, le cas le plus spectaculaire dans ce domaine est la gare TGV de Bellegarde (Ain), en rampe de 25 °/°° pour des raisons d'insertion locale (elle correspond à un raccordement direct qui n'existait pas à l'origine) : là, l'écart d'altitude entre la tête et la queue d'une double rame TGV est de... 10 mètres !

Voici donc tous les éléments qui influent sur le temps de parcours et permettent de comprendre la dispersion mise en évidence par le premier des 3 graphiques visibles ici. Le propos n'est pas ici d'affirmer qu'on pourrait facilement s'aligner sur les meilleurs temps observés, mais simplement de noter qu'on a là un vrai sujet quand on se place dans la perspective des investissements qu'il faut consentir soit pour gagner du temps, soit pour améliorer la régularité... Il n'est alors pas surprenant que la conduite automatique soit inéluctablement destinée à s'imposer dans les parties les plus chargées du réseau francilien...

Ici, le constat est que la gestion non optimale d'une gare (Paris Nord RER, ou Gare du Nord en langage RATP...) engendre au quotidien, hors gros incidents, une perte de temps substantielle, stable... et parfaitement évitable. Avec au passage la confirmation de l'inutilité complète d'un second tunnel entre Châtelet-Les Halles et Paris Nord : il suffit d'exploiter autrement...

Constat factuel : le voyageur du RER-B qui voyage au quotidien le matin entre le Sud et le Nord de la ligne, disons de Gif-sur-Yvette et La Plaine-Stade-de-France, n'a aucune chance d'arriver à l'heure à destination, sauf en tout début de pointe (départ de Gif vers 7h00). En milieu de pointe (départ de Gif vers 7h30), le tarif habituel sera de 5 mn de retard à Aulnay, et plutôt de 10 en fin de pointe (départ de Gif vers 8h00). Ce n'est donc pas une question de temps de parcours, puisqu'être ponctuel est possible en tout début de pointe, avec des trains déjà bien remplis et donc des temps de montée des voyageurs qui sont déjà une réelle contrainte.

Cette dispersion entre Gif-sur-Yvette et La Plaine-Stade-de-France est visible ici. La variabilité des temps de parcours rend ce graphique un peu difficile à lire, mais la tendance à l'augmentation de ceux-ci est nette entre le début et la fin de la pointe...

L'habitué de la ligne sait bien que cela "commence à coincer" avant Paris, et ce de plus en plus loin de Paris au fur et à mesure que l'heure avance. Le réflexe naturel est d'attribuer cette dérive à la convergence avec le RER D à Châtelet-Les Halles. De fait, les 32 trains par heure entre Châtelet et Paris Nord semblent être une convaincante explication. Sauf qu'exploiter 32 trains par heure sur un tronc commun sans aucune gare intermédiaire et deux voies par sens aux extrémités est en réalité bien plus facile que les 30 trains par heure du RER A entre La Défense et Vincennes, avec 6 arrêts dotés d'une seule voie par sens de circulation : ce n'est pas un hasard si la RATP a installé SACEM dès les années 80 et améliore encore le dispositif aujourd'hui...

Alors ? Eh bien, Tout se passe en réalité à Paris Nord, et à peu près de la même façon dans les deux sens de circulation : du Nord vers le Sud, les RER-B s'empilent à partir de La Plaine-Stade-de-France, bien davantage que les RER-D à partir de Stade-de-France-St-Denis : il faut couramment de 8 à 10 mn en pointe pour parcourir cette interstation RER-B, pour un temps nominal de 4mn30 marge incluse...

Cette dispersion entre La Plaine-Stade-de-France et Paris Nord est visible ici. La base du graphique figure un temps de parcours nominal de 4mn30 qui n'est donc presque jamai atteint, et on ne peut qu'être frappé par la dispersion des temps de parcours...

Et la cause est la même dans les deux sens : la pratique seulement très occasionnelle de l'alternat. Autrement dit, le schéma de base est que "chacun reste chez soi" : les RER-B sur leur voie, les RER-D sur la leur. Comme les premiers sont au nombre de 20 par heure et les seconds seulement 12, il y a perte de temps, du fait de la durée du stationnement, dès que deux RER-B se suivent, autrement dit 8 fois par heure... Dans le sens Nord - Sud, cela ne serait pas irrémédiable en soi s'il y avait systématiquement départ sur avertissement pour dégager le quai aussi vite que possible, mais c'est loin d'être le cas, et ce l'est d'autant moins que la flèche lumineuse qui indique que l'itinéraire est tracé incite plutôt à attendre... à contresens de ce que son rôle devrait être.

Le sujet avait d'ailleurs été théorisé il y a quelques années (mars 2014) par Le Rail, une revue aujourd'hui disparue, dans un article où l'on pouvait notamment lire qu'une succession fortuite d'une dizaine de trains en alternat naturel (B/D/B/D/B/D etc...) avait permis un intervalle moyen de 1mn42 (35 trains/heure) alors que pour 32 l'intervalle requis est d'1mn52,5s. Ce n'est certes pas une démonstration absolue, mais au moins une indication... surtout quand dans la pratique on n'observe pratiquement jamais de succession de deux RER-B en moins de 2mn30.

Commentaires ultérieurs (13.04.2020) :

• même si, à elle seule, elle est très loin d'être la solution au problème, une mesure très positive prise fin 2019 à Paris Nord a été d'inverser le sens des deux escaliers mécaniques les plus au Sud, pour l'accès au quai direction Sud : ce sont eux qui sont le premier accès quand on vient du métro (hors Ligne 2) ou de la gare Grandes Lignes et TER, et l'afflux de voyageurs les utilisant se concentre sur les premières portes du train, la situation étant pire sur le RER-D (plus capacitaire et muni de seulment deux portes par voiture) que sur le RER-B. Le report de la descente une vingtaine de mètres plus loin est donc bénéfique pour la répartition des voyageurs et le temps de stationnement,


• à Paris Nord direction Sud toujours, le bilan de la mise en place de l'IVAD (Indicateur Visuel d'Aide au Départ), un triangle lumineux dont l'allumage indique au conducteur que l'itinéraire est défini pour lui et qu'il sera donc le premier à pouvoir partir, est mitigé. La raison en est qu'un départ imémdiatement après l'allumage de l'IVAD est mieux que d'attendre "voie libre" (signal au vert) mais beaucoup moins bien que de partir sur avertissement (signal au jaune), parce que l'objectif majeur est de dégager le quai le plus rapidement possible pour le train suivant. Bref, on n'y est pas encore... car les conducteurs attendent désormais presque systématiquement l'IVAD, alors qu'auparavant certains partaient bien sur avertissement...