Train a grande vitesse


Train a grande vitesse

Train à grande vitesse

Page d'aide sur l'homonymie Cet article concerne les trains roulant à grande vitesse. Pour le TGV de la SNCF, voir TGV.
Rame Shinkansen série 300 sur la ligne Tokaido.
Rame TGV 540 en gare de Rennes.
Rame ICE en gare de Bonn.
Rame Eurostar 3216 à l'entrée de Chambéry.
Rame Thalys PBKA 4302 en gare de Paris-Nord.
Shinkansen 700 en gare de Nagoya

Il n’existe pas de définition universelle de la grande vitesse ferroviaire. L'UIC considère comme train à grande vitesse[1] :

  • les trains roulant à des vitesses supérieures à 250km/h sur des lignes dédiées
  • les trains roulant à environ 200km/h sur des lignes standards adaptées
  • des trains pouvant rouler à des vitesses inférieures en raison de conditions particulières de relief, de contraintes topographiques ou en environnement urbain.

Sommaire

Histoire

L'un des premiers trains à grande vitesse dit « train-zeppelin », à Berlin
  • genèse d’un nouvel aérodynamisme et d'un nouveau système ferroviaire, dans l'aménagement du territoire
  • succès commercial et extension du Shinkansen
  • système de sustentation magnétique au Japon
  • Nouveau système français ; Exemple du Paris-Sud-Est :
  • le TGV sur les lignes mixtes
  • le système ICE en Allemagne
  • Coûts, politique commerciale et taux de remplissage
  • politique de maintenance
  • sécurité passive Versus sécurité active

Technologie

Voies

Jusqu'ici, elles sont toutes à écartement normal (seuls les écartements normaux et larges permettent la circulation régulière à plus de 200 km/h).

Les vitesses les plus élevées sont pratiquées sur des lignes nouvelles, dont les caractéristiques de tracé (rayon des courbes) et l'équipement (signalisation) sont adaptés aux vitesses élevées. Les trains à grande vitesse pendulaire permettent de s'affranchir de certaines contraintes.

Spécialisation des lignes

Les lignes à grande vitesse sont le plus souvent spécialisées au trafic voyageur et même au trafic à grande vitesse. Il existe quatre configurations possibles[2].

Réseaux totalement séparés

C'est le cas au Japon, où le réseau classique est à voie métrique. Les trains grande vitesse y ont une grande ponctualité avec un retard moyen de 6 secondes en 2003.

Trains grande vitesse sur ligne classique

C'est par exemple le cas en France, où les TGV empruntent, à vitesse adaptée, des voies classiques sur certaines portions du trajet, par exemple pour la desserte des gares de centre ville ou des villes en amont de la ligne grande vitesse.

Trains classiques sur lignes grande vitesse

En Espagne le réseau conventionnel est à écartement large. Certains trains conventionnels (TALGO) dotés d'essieux spécifiques peuvent emprunter les lignes grande vitesse. Par contre, parmi les trains grande vitesse, seuls les TGV AVE Euromed de type S-101 peuvent circuler sur le réseau à voies larges.

La circulation de trains lents sur les lignes grande vitesse entraîne une diminution de leur capacité.

Réseau mixte

En Allemagne ou en Italie, les trains classiques et les trains grandes vitesse peuvent emprunter toutes les lignes, quelles soient adaptées à la grande vitesse ou non.

Ligne mixte fret - grande vitesse

La mixité des trafics avec des trains de fret entraîne des contraintes fortes :

  • Le débit possible d'une ligne diminue fortement si les trains qui y circulent ont des vitesses très différentes (300 contre 200 km/h, a fortiori 300 contre 120-160 km/h).
  • Le croisement de trains à grande vitesse et de trains de marchandises « tout venant » n'est guère envisageable en raison des risques de déstabilisation de chargements par effet de souffle. Aussi les trains de marchandises (fret) ne peuvent circuler que pendant les périodes de fermeture au trafic à grande vitesse — la nuit, par exemple. Mais ces périodes sont utilisées pour l'entretien de l'infrastructure.
  • Les fortes rampes limitent beaucoup le tonnage possible des trains de marchandises.
  • Des circulations lentes empêchent d'appliquer à la voie le dévers maximum pour les TGV : pour une même vitesse limite on doit alors prévoir des courbes de plus grand rayon.

En conséquence une ligne mixte sera plus coûteuse en ouvrages d'art et plus difficile à insérer dans le paysage. Aussi la mixité est-elle souvent limitée à des tronçons particuliers (contournement de Tours sur la LGV Atlantique, futur contournement de Nîmes et Montpellier sur la LGV Méditerranée) ; ailleurs elle concerne un faible nombre de circulations « lentes » (LGV allemandes ou Paris-Sud-Est).

Débat entre ligne nouvelle et pendulation

Article détaillé : train à grande vitesse pendulaire.

Les lignes à grande vitesse (LGV) sont des lignes nouvelles, spécialement conçues pour permettre des grandes vitesses.

Une alternative dans certains cas est d'exploiter une ligne existante, avec des rames utilisant la pendulation (Pendolino par exemple), leur permettant d'aller plus vite, dans les virages, que les rames classiques.

Il peut d'ailleurs arriver :

  • qu'une nouvelle ligne soit créée pour être utilisée avec des trains pendulaires. Comme en Espagne, où l'écartement des rails, non standard, sur des lignes anciennes, imposait de toute façon des travaux.
  • que la technique de pendulation soit utilisée sur des rames grandes vitesses dans les parties de parcours ne permettant pas des grandes vitesses : solution élégante pour augmenter la vitesse sans nécessiter les investissements énormes liés à la prolongation d'une LGV. La pendulation est alors complémentaire.

Cette utilisation de trains à grande vitesse pendulaire sur les lignes Brest-Paris et Quimper-Paris, associée à la modernisation des voies, permettra de réduire les temps de parcours de 25 minutes[3],[4].

Propulsion

Énergie

Certaines expérimentations ont utilisée des turbine à gaz: TGV 001 ou Advanced passenger train par exemple. Aujourd'hui le JetTrain de Bombardier Transport, avec une vitesse de 240km/h s'approche de la grande vitesse.

À l'exception des rames (bientôt remplacées) circulant sur la ligne Direttissima Rome-Florence[5], alimentée en 3000 V continu, les trains à grande vitesse utilisent une alimentation en courant alternatif à tension élevée : 15 kV - 16 Hz 2/3 sur les réseaux où ce système est la norme (pays germaniques), 25 kV - 50 Hz ou 60 Hz dans une grande partie du monde, 20 kV - 50 ou 60 Hz au Japon. Seuls ces systèmes permettent les appels de puissance instantanée très élevés nécessaires aux accélérations. En fonction des parcours à effectuer sur les réseaux préexistants certaines rames sont polycourants (cas des TGV Thalys, TGV POS et ICE 3 notamment).

Motrices

Il existe des trains à motorisation reparties comme les Shinkansen au Japon (motorisation intégrale ou non, selon le type de matériel), les ICE 3 et ses dérivés ((Velaro) ont un essieu sur deux motorisé.

Les ICE étaient auparavant à motorisation concentrée: ICE 1, rames longues à deux motrices d'extrémité et ICE2 rames courtes à une seule motrice et couplables par deux. En France, les TGV et leurs dérivés, Thalys, Eurostar, AVE, KTX, Acela, mis au point par Alstom en coopération avec la SNCF, utilisent des rames formées de deux motrices à deux bogies encadrant un tronçon articulé, composé de remorques dont les bogies intermédiaires sont communs à deux caisses adjacentes. Les deux bogies extrêmes du tronçon articulé peuvent être motorisés (TGV PSE, Eurostar).

Signalisation

Aspects économiques

Investissements

Compte tenu de leurs caractéristiques techniques, la construction de lignes ferroviaires à grande vitesse représente un investissement relativement lourd.

la ligne CTRL près d'Ashford

L'investissement au kilomètre est fonction de divers paramètres :

Début 2007, on estimait en France le coût moyen de construction à 1,7 milliard d'euros courants / 100 km, pour une emprise de 40 m (largeur totale) et une plateforme de 14 m, soit environ 3 fois le coût de construction d'une autoroute 2x2 voies[6]. Lorsqu'une LGV remplace une ligne classique, elle permet de parcourir 1 km en 12s (à 300km/h) au lieu de 25s (à 140km/h), soit un coût d'un peu plus de 1M€ par seconde de temps de parcours gagnée. Si le temps d'un voyageur est valorisé à 12€/h, soit 0.33c/sec, l'investissement est rentabilisé pour la Société au bout de 300 millions de voyageurs, soit une dizaine d'année.

Dans certains pays au relief accidenté (Espagne notamment), ce coût moyen peut doubler. Il en est de même lorsque la densité de population est telle que les lignes doivent passer en tunnel sur une longueur importante (desserte de la gare London - Saint Pancras).

L'investissement lourd (17 M€/km) est semble-t-il compensé si le trafic voyageurs est suffisant. Réseau Ferré de France indique sur son site qu'une LGV utilisée à son potentiel maximum par des TGV Duplex équivaut à une autoroute 2x5 voies.

Une rentabilité difficile à apprécier ; surestimée systématiquement en France

Le rapport Pébereau aborde ces aspects : « L'appréciation de la rentabilité des projets d'infrastructure est par nature une question extrêmement délicate. [...] La rentabilité des projets d'investissements publics est donc très difficile à estimer au moment de la prise de décision, c'est-à-dire 5, 10 ou 15 ans avant la mise en service. Mais cela ne suffit pas à justifier les faiblesses qu'une étude de la direction générale du Trésor et de la Politique économique a identifiées dans le processus de décision ».

  • « le coût des projets est souvent sous-estimé. [...] L'écart entre les coûts prévus et les coûts constatés semble être particulièrement élevé pour les infrastructures de transport public, tout particulièrement dans le domaine ferroviaire. Ainsi pour la ligne Grande Vitesse Nord, les surcoûts après déclaration d'utilité publique auraient été de 30% ».
  • « les gains attendus, tant économiques que sociaux, sont souvent largement surestimés. Dans le domaine ferroviaire, le trafic sur la ligne TGV Atlantique serait inférieur de 30% aux prévisions ».

Selon une étude du ministère de l’Economie, des Finances et de l’Industrie, « la rentabilité prévisionnelle d’un projet ferroviaire serait, en moyenne, divisée par 2 entre les études préliminaires et la déclaration d’utilité publique. Et encore par 2 entre la déclaration d’utilité publique et la mise en service.

Au total, la rentabilité constatée serait 4 fois plus faible que celle estimée au moment du lancement de la réflexion.

Il est frappant de relever que de tels biais aient été à plusieurs reprises constatés, sans que cela ait conduit à être plus rigoureux dans les critères de lancement des projets d’infrastructures publiques »[7].

Un rapport de la cour des comptes de 2006 confirme que la rentabilité à priori a été systématiquement surévaluée, il ne relève cependant un écart à la hauteur de l'estimation du rapport Pébereau que pour la LGV Nord. Pour les autres lignes la rentabilité finale reste supérieur au taux d'actualisation utilisé par l'Etat pour définir un projet comme rentable[8].

Densité du réseau, nombre de rames

La densité du réseau est très variable d'un pays à l'autre. En France, « le nombre de kilomètres de ligne à grande vitesse, rapporté à la population est le plus élevé du monde : 28,9 par million d'habitants, devant l'Espagne (22,2) et le Japon (18).

Rapporté à la surface du pays, il est de 33,6 pour 10 000 km² en France, en 3e position derrière la Belgique (71,3) et le Japon (60,8).

Ces ratios français sont 3 fois supérieurs à la moyenne européenne »[9].

Pays km de lignes nouvelles km de lignes par surface[10] km de lignes par million d'habitants Nbre de rames en circulation Technologie
Japon 2 300 km 60,8 18 ... Shinkansen
France 1 847 km (2007/06) 33,6 28,9 427
(avril 2007)
TGV Alstom
Allemagne 793 km (2005) 22,2 9,6 170 ICE + 70 ICE T (pendulaire)[11] ICE Siemens
Belgique 214 km (2007/12) 71,3 20,3 ... TGV Alstom, ICE Siemens
Espagne 953 km (2005) 18,9 22,2 133 (61 Talgo/Bombardier, 56 Alstom et/ou CAF, 16 Siemens)[12] Talgo, Alstom, ICE Velaro
Italie 580 km (931 prévus en 2009) 8,3 4,2 >100 rames : ETR 500 (57), 610 (25 ex.), 460 (10 ex.), 470 (9 ex.) Groupement TREVI : Fiat Ferroviaria Spa (Alstom), Ansaldo Trasporti Spa, Breda Costruzioni Ferroviarie Spa, ABB Trazione Spa e Firema Consortium
Europe 4.700 km (6.000 prévus en 2010) 10,7 (U.E. à 27) 9,5 (U.E. à 27) > 830 rames Alstom, Siemens, Talgo
Corée 281 km (+131 en 2008) 28,4 5,6 46[13] KTX KTX
(ex Alstom)
Chine 60 rames Velaro CRH 3 pour desservir les villes olympiques Beijing et Tianjin Siemens
Monde 7 300 km ... ... 1 750 rames[14] Alstom, Siemens, Talgo, Shinkansen
Suède 1 055 km aménagés pour 200 km/h (train pendulaire X2000)[15] 23,4 116 ... ...
KTX coréen, dérivé du TGV.

Nombre de passagers transportés

Pour les trajets de 2 heures à 3 heures en train, la grande vitesse a permis de concurrencer l'avion de façon très nette, dans tous les pays.

La part de marché par rapport à l'avion est de l'ordre de 85% pour les trajets d'environ 2 heures, que ce soit au Japon, en France ou en Espagne.

Le trafic passagers ferroviaire a donc considérablement augmenté sur ces liaisons.

Pays Technologie Nbre total de passagers transportés Milliards de passagers.km (2004)[16] Trafic journalier (total ou ligne la plus fréquentée) Part du trafic européen à Grande vitesse Part de marché / avion+train Nombre annuel de passagers transportés Trafic annuel estimé en 2010
Japon Shinkansen 4,2 milliards (1964-2004/10)[17] >740.000 /j ;
360.000 /j sur le Shinkansen Tōkaidō
87 % sur Tokyo-Osaka (2 h 30) ... ...
France TGV Alstom > 1,2 milliard entre 1983 et 2006 41,5 250.000 /j + de 60%[18] 86% (parcours d'env. 2h), 65% (3h)[19], 51% (2005) sur 10 premières destinations à plus de 3h 80 millions en 2005 + 20 millions sur liaisons internationales 120 millions, dont 25 sur liaisons internationales
Allemagne ICE Siemens ... 19,6 ... 20%[20] ... 27 millions en 1997 ...
Belgique TGV Alstom, ICE Siemens ... ... ... ... ... ... ...
Espagne Talgo, Alstom, ICE Velaro ... 2,7 ... ... 84% sur Madrid-Séville (2 h 20) 4,8 millions en 1996 ...
Italie TREVI Etr 500, Alstom Ferroviaria ... 7,9 ... ... ... ... ...
Europe Alstom, Siemens, Talgo, TREVI ... ... ... ... > 70 % sur Eurostar
(2 h 35)
... ...
Corée KTX
(ex Alstom)
70 millions entre avril 2004 et ? 2006 ... 100.000 /j ... ... ... ...
Monde Alstom, Siemens, Talgo, Shinkansen ... ... ... ... ... ... ...

Impacts environnementaux

L'impact environnemental des trains grande vitesse est utilisé à la fois comme argument marketing par les exploitants, par exemple le programme Voyage Vert de la société Eurostar[21], et comme argument contre les projets de ligne grande vitesse.

Bruits et vibrations

Le bruit est la principale nuisance pour les riverains[22].

Il est mesuré en Laeq (France) ou LDEN (Europe).

On observe moins de plaintes venant des riverains de LGV que des riverains d'autoroute[22], observations confortées par des études qui ont montrée que le bruit ferroviaire était mieux toléré que le bruit routier (différentiel de 5dB à sensation nuisance égale) [23]

Bruits de roulement

Les bruits de roulement sont dus à des défauts de l'état de surface de la roue. Ils provoquent des vibrations transmises par l'air (bruits aériens) et par le sol (bruit solidiens).

Les bruits solidiens sont très courants sur les lignes anciennes (on les ressent par exemple dans les immeubles construits au dessus des lignes du métro de Paris). Aujourd'hui on sait construire les voies de manière à éviter ce problème[22].

Les défauts des roues sont dus à l'usure. Sur les TGV elle a été diminuée en remplaçant les frein à sabot par des freins à disque[22].

Bruits aérodynamiques

Négligeables sur les trains classiques, ils deviennent prépondérant à partir de 300km/h[22].

Il peuvent être limités en améliorant l'aérodynamique [23].

Bruits moteurs

Ils sont perceptibles surtout quand les rames sont en stationnement dans les zone d'habitat dense.

Impact de l'infrastructure

La trajectoire latérale d'une rame TGV est précise à 2cm près, crela permet d'implanter les mur anti-bruit au plus près de la voie, ce qui augmente leur efficacité[22]. Ils sont soit construit à l'aide matériaux absorbants (technique peu utilisée en France) ou de murs bétons ou vitrés.

Les merlons de terre sont économiques et peuvent être végétalisés. Le creusement d'une tranchée n'est pas forcément plus cher qu'un mur sur une voie nouvelle [22] ; elles ont l'avantage de ne pas géner la vue des riverains.

La majorité des bruits venant du sol (contact roue-rail, aérodynamique des bogies, etc ..); il est souvent possible de faire des murets (ou des tranchées) bas qui permettent au voyageurs de voir le paysage[22].

La tranchée couverte, voir le tunnel, apportent une solution plus radicale au problème de bruit; mais c'est la technique la plus chère à mettre en œuvre.

Un certain nombre de technologies utilisées sur LGV permettent d'éviter les vibrations de la voie[22]:

  • voies en long rails soudés (évite le "tac-tac" des raccords)
  • rails lourds
  • ballast épais
  • traverse béton massives
  • utilisation de voie béton (Pays-Bas, Allemagne, Japon)
  • les anciens ponts en treillis étaient très bruyants, les nouveaux viaduc béton le sont beaucoup moins[22].

Les progrès existent aussi sur le matériel roulant:

  • un tgv sud-est à 270km/h n'est pas plus bruyant qu'un train corail à 200km/h
  • un tgv atlantique à 300km/h émet 6dB de moins par rapport au tgv sud-est

Il peut aussi être avantageux de suivre une autoroute pour mutualiser les nuisance. La loi d'addition des bruits pas linéaire, par exemple l'addition de deux bruit de 63dB est équivalent à un bruit de 65dB, alors que physiologiquement la notion de gène double quand le bruit augmente de 10dB [23].

Émissions

Rejets polluants

Les rejets dus à l'exploitation sont faible (toilettes , huiles ...)[24]. Il faut aussi tenir compte de l'équipement: désherbage des voies, cycle de vie du matériel roulant ...

Perturbations électromagnétiques

La commission électrotechnique internationale a publié une série de normes concernant le matériel ferroviaire: 62236-1 et suivantes. En europe on trouve la norme EN 50238

Énergie et gaz à effet de serre

Le TGV consomme environ 10 fois moins que l'avion ou la voiture (5 grammes d'équivalent petrole par km.voyageurcontre 50 )[24]. Un voyage en TGV est également réputé rejeter dix fois moins de gaz à effet de serre qu'en utilisant l'automobile et vingt fois moins que l'avion[25]. Cette comparaison n'est vraie que pour les pays ou la production d'électricité d'origine thermique est faible.

Par ailleurs elle ne prend pas en compte les gaz rejeté lors de la construction de la voie. La LGV Rhin-Rhone est la première à faire l'objet d'un « bilan carbone » qui permettra d'évaluer plus précisément l'impact de l'infrastructure [26]. Les résultats on été présentés le 25 septembre: durant ses 30 premières années de vie la LGV sera responsable de 1,9 million de tonnes équivalent CO2, dont 42% pour la construction et 53% pour la propulsion des trains. Il faudrait 12 ans d'exploitation pour que les émissions de la phase de construction soient compensées par les reports de déplacements de la route au rail[27].

A contrario, un organisme public suédois, le groupe d'experts pour les études environnementales, a montré que l'impact des trains grande vitesse sur la réduction du CO2 est nul. L'étude s'est basée sur des données nationales, mais selon son directeur Björn Carlen des résultats similaires seraient observés pour d'autres pays d'Europe[28].

Les trains à grande vitesse concurrencent l'avion (au niveau de la vitesse), ainsi que l'automobile. Aussi est-il utile de faire des comparaisons au niveau de l'énergie consommée[29], en énergie primaire et en CO2 (gaz à effet de serre) émis.

La comparaison doit faire état de ces deux paramètres, car la production d'électricité est rarement le fait de l'énergie nucléaire autant qu'en France (environ 80%) ; en France le pourcentage d'électricité d'origine thermique est de l'ordre de 10%.


La « méthodologie de calcul des émissions de CO2 associées aux déplacements »[30] de l'ADEME mentionne deux chiffres supposés cohérents entre eux :

  • une émission de 2,6 g[31] de CO2 par voyageur.km (TGV)
  • une émission de 40 g de CO2 par kWh.

Ces deux ratios résultent de l'hypothèse de 10% de l'électricité d'origine thermique, le reste (90%) par le nucléaire et les énergies renouvelables (hydraulique notamment), donc sans émission de CO2.

Rame Ligne type Puiss. élect. Consom. élect. / km Nbre max. de passag. Taux de rempliss. Nbre moy. de passag. kWh/ passag.km g CO2 émis /voy.km (France) g CO2 /voy.km (élect. à 100% thermique)
TGV Alstom Sud Est 6 400 kW 14,790 kWh /km 350 65 %
(en 2000, France entière)
227 65 Wh /km 2,6 26
Duplex Alstom Sud Est 8 800 kW 20,336 kWh /km 512 65 % 333 61 Wh /km 2,44 24,4
ICE 2 Siemens Hambourg-Berlin 4 800 kW
x 2
(26,10 kWh /km[32]) 372 50 %
(en 2000, Allemagne entière)
186 (140 Wh /km) - (56,1)
JR 500 Shinkansen Tokyo-Osaka 17 600 kW[33] (47,85 kWh /km) 1324 75 %
(en 2000, Japon entier)
993 (48,2 Wh /km) - (19,3)
TGV POS Alstom Paris-Stuttgart 9 280 kW
(25 kV)
6 880 kW
(15 kV)
(21,445 kWh /km) 357 (50 %) (179) (119,8 Wh /km) (4,79)[34] (35,5)[35]
TGV POS Alstom Paris-Metz 9 280 kW
(25 kV)
(21,445 kWh /km) 357 (70 %[36]) (250) (85,8 Wh /km) (3,44)[37] (34,4)
ICE 3 Siemens Paris-Francfort 8 000 kW (21,75 kWh/km) 440 (50 %[38]) (220) (98,9 Wh /km) (3,95)[39] (39,5)
ICE 3 Siemens Cologne-Francfort[40] 8 000 kW (21,75 kWh/km) 440 (50 %) (220) (98,9 Wh /km) - (39,5)
Velaro Siemens Madrid-Barcelone 8 800 kW (23,925 kWh/km) 404 ... ... ... - ...
Talgo 350
Talgo-Bombardier
Madrid-Barcelone 8 800 kW (23,925 kWh/km) 318 ... ... ... - ...
KTX (ex Alstom) Séoul-Pusan 13 560 kW ... 935 ... ... ... - ...
Rame Thalys PBKA 4302 en gare de Paris-Nord.

Il résulte de ces ratios (pour TGV Alstom) une consommation de 65 Wh par voyageur.km ; le coefficient de remplissage pris en compte dans cette note de l'Ademe n'est pas connu, mais différents documents[41] font état d'une moyenne de 65% pour le TGV, hors remplissage exceptionnel pour l'IDTGV (de l'ordre de 80 voire 84%) [42].

Ces chiffres sont anciens: le bilan 2008 de la SNCF indique un coefficient de remplissage moyen de 75% pen 2007 et 77% en 2008. [43]

De ces deux chiffres (65 Wh par voyageur.km ; coefficient de remplissage de 65%), il résulte la consommation totale des rames TGV Alstom, reportée dans le tableau ci-dessus. Ces chiffres semblent plausibles, puisqu'une consommation de 14,790 kWh / km à 260 km/h représente une puissance de 3 845 kW, logiquement inférieure (ici de 40%) à la puissance maximale de 6 400 kW. Par exemple, un vent contraire de 30 km/h (+10%) doit représenter une puissance supérieure (pour maintenir la vitesse) de environ 20%.

Les chiffres de la dernière colonne du tableau, très variables selon les lignes exploitées, sont bien sûr très sensibles au coefficient de remplissage[44].

Usage

La plupart sont des trains de voyageurs . En France, il existe quelques TGV postaux TGV La Poste depuis 1984[45].

Transport de voyageurs

Comparaison entre les systèmes japonais, français et allemands

Une comparaison en matière d’exploitation ferroviaire parmi les pays : Allemagne, France, Japon[46] est instructive :

Shinkansen 700 en gare de Nagoya
  • genèse d’un nouveau système ferroviaire
  • succès commercial et extension du Shinkansen
  • système de sustention magnétique au Japon
  • Paris-Sud-Est : la conception du système français
  • le TGV sur les lignes mixtes
  • le système ICE en Allemagne
  • politique commerciale et taux de remplissage
  • politique de maintenance
  • sécurité passive Versus sécurité active

Une nette différence de philosophie entre les systèmes français et allemands

Rame ICE 3 à Paris Est

« Dans sa comparaison, Gilles Rabin rappelle que la France pense la grande vitesse comme un itinéraire avec des prolongements éventuels, alors que l’Allemagne la pense comme une accélérateur de l’ensemble du réseau, dans une étroite complémentarité de l’offre existante [Rabin,2003].

La DB rapproche ainsi l’ICE du niveau supérieur de l’Intercity, là où la SNCF a d’emblée posé le TGV en challenger de l'aérien. Aussi le choix de localisation des gares (nombreuses gares- bis en France, desserte quasi-systématique de la gare centrale en Allemagne), l’accès au train (réservé en France et libre en Allemagne), la stratégie de construction de lignes nouvelles, diffèrent largement d’un pays à l’autre.

Elle entraîne indéniablement des divergences dans la compréhension de l’offre, dans les modes de gestion commerciale et les priorités stratégiques qui dépassent les simples questions de compatibilités techniques ou des cultures d’entreprises.

On retrouve l’opposition entre le modèle rhénan qui privilégie le maillage et la régularité des dessertes et le modèle saint-simonien qui repose sur la vitesse et la massification des trafics et dont les causes sont à chercher dans [Bieber, Massot, Orfeuil, 1993] »[47].

Il est clair que la densité de population est très différente dans les deux pays, et que la centralisation en France contraste singulièrement avec l'existence de grandes villes bien réparties en Allemagne et assez proches les unes des autres.

Le réseau LGV français et ses gares nouvelles déconnectés du reste du réseau de transports en commun est critiqué, par exemple par le géographe Jean François Troin [48]. Mais la conception inverse est également dénoncée outre Rhin, où l'on fait remarquer que si les trajets courts comme Berlin-Hambourg sont appréciés les destinations plus longue, comme Francfort-Hambourg peinent à s'implanter du fait du temps induit par les arrêts intermédiaires[49].

Fret grande vitesse

En France le TGV postal circule la nuit sur le réseau. La Sernam fait aussi circuler quatre trains bloc express (TBE) de fret léger tirés par des locomotives BB 22200 aptes a des vitesses de 200 km/h. Faisant le trajet de Paris vers Orange et Toulouse elles empruntent de nuit certaines sections de la LGV Sud-Est et de la LGV Atlantique[50].

Euro Carex est un projet européen de réseau de fret express ferroviaire. L'objectif est d'utiliser les lignes grandes vitesses existantes pendant les heures creuses du trafic voyageur (la nuit principalement) des rames adaptées au transport de colis. Il serait une alternative a l'avion et au camion pour les distances comprises entre 300 et 800 km[51].

Déjà évoqué depuis le début des années 1990[52], les projets n'ont pas encore aboutis principalement à cause du cout de développement et des volumes nécessaire pour atteindre le seuil de rentabilité[45].

Accidentologie

Les trains grande vitesse sont les moyens de transports les plus surs[53].

L'accident ferroviaire d'Eschede, impliquant un ICE le 3 juin 1998, est la plus grande catasprohe ferroviaire à grande vitesse. Il a fait 101 morts et une centaine de blessés.

Le Shinkansen n'a connu qu'un déraillement, lors du tremblement de terre du 23 octobre 2004. Il n'a pas fait de victimes.

Le TGV a connu trois déraillements à grande vitesse : le 14 décembre 1992 à 270 km/h en gare de Gare de Mâcon-Loché-TGV, le 21 décembre 1993 à 249 km/h à hauteur d'Ablaincourt-Pressoir et le 5 juin 2000 près d'Arras. Ils n'ont provoqué que des blessures légères.

Par pays

Après le Japon, pionnier en 1964 avec la mise en service du Shinkansen, plusieurs pays ont construit des lignes à grande vitesse et mis en service des trains à grande vitesse.

Afrique

Un dérivé du TGV est en projet au Maroc.

Amériques

Argentine

Adjudication le 15 janvier 2008 pour une ligne de TGV en Argentine pour 1,3 milliard de dollars.

États-Unis

  • Acela est un dérivé très alourdi du TGV, circulant uniquement sur ligne classique où il atteint brièvement 240km/h.
  • Un projet de train à grande vitesse a été accepté par les Californiens lors du référendum du 6 novembre 2008[54]. Les travaux, qui devraient commencer en 2010, coûteront quelque 31 milliards d'euros et seront financés par l'État fédéral et des fonds privés[54].

Une première ligne reliera San Francisco à Anaheim, dans l'agglomération de Los Angeles, soit une distance de 1300 km. Dans un deuxième temps, elle sera étendue au nord vers Sacramento et au sud vers San Diego. Elle devrait transporter 117 millions de passagers d'ici à 2030[54].

  • Parmi les autres projets on peut citer la Midwest Regional Rail Initiative, le Ohio Hub, le Keystone Corridor et le Florida High Speed Rail.

Asie

Chine

Le CRH est dérivé de l'ICE ; la ligne Pékin-Shanghai est en construction; la section Pékin-Tianjin (120 km) est en service depuis le 1er aout 2008, à 330 km/h ;

Corée du Sud

Le KTX est dérivé du TGV.

Japon

Le japon a été le premier pays à développer un train grande vitesse avec le Shinkansen entre Tokyo et Shin-Osaka en 1964. Le réseau classique étant à voie métrique, il est déconnecté des lignes à grande vitesse.

Europe

Railteam est une alliance ferroviaire destiné à faciliter la synergie et le transfert entre réseaux européens. Le nom proposé est une référence à SkyTeam, l'association aérienne emmenée par Air France.

Il reste clair que « la comparaison de deux cartes - celle éditée en 1992-93 dans l'euphorie de la construction européenne et celle établissant l'état des lieux en 2004-2005 (fig. 1 et fig. 2) est éloquente »[55].

Les aspects techniques (interopérabilité notamment) sont essentiels ; par exemple si les systèmes d'alimentation ou de signalisation[56] ne sont pas les mêmes entre deux pays, cela gêne considérablement l'utilisation de matériels roulants entre les deux pays :

  • échange de locomotive à la frontière, ce qui pénalise les temps de parcours
  • ou alourdissement significatif des matériels pour être multicourants. Par exemple les TGV Thalys (Paris, Bruxelles, Amsterdam) sont quadri courant, de même que les ICE 3, matériels qui sont plus lourds (nécessité de transformateurs supplémentaires), aux dépens des performances et de la consommation d'énergie.
Système d'alimentation Allemagne Autriche Belgique Espagne France Italie Pays Bas Suisse Etats Unis
1500 Vcc 1500 Vcc 1500 Vcc
3000 Vcc 3000 Vcc 3000 Vcc
15 000 Vca 15 kV
16 Hz 2/3
15 kV
16 Hz 2/3
15 kV
16 Hz 2/3
25 000 Vca 25 kV
50 Hz
25 kV
50 Hz
25 kV
50 Hz
25 kV
50 Hz
25 kV
60 Hz
Autres 11 kV et 12,5 kV
60 Hz
Système de signalisation Allemagne Autriche Belgique Espagne France Italie Pays Bas Royaume
Uni
Suisse États Unis
ATB et ATB-NG ATB
ASFA ASFA 200
PZB/Indusi Indusi
KVB KVB à St Pancras (Londres-Paris)
LZB LZB LZB LZB (Madrid-Séville)
Memor et TBL TBL
AWS et TPWS AWS
TVM 300,
430 depuis 1993
TVM 430 TVM 430 TVM 300 (SE,Atlant.),
430 (Nord, Est)
TVM 430
ETCS ETCS 2 ETCS 1 ETCS 1, 2 ETCS 1 (300 km/h), ETCS 2 ETCS 2 ETCS 1, 2 ETCS 2 ETCS-2

Allemagne

L'InterCityExpress (ICE) de la Deutsche Bahn, la compagnie de chemin de fer allemande, et désigne à la fois le train en tant que matériel et la ligne commerciale sur laquelle le train circule.

Belgique

La Belgique est raccordée aux réseaux français, néerlandais, allemand avec les TGV Bruxelles - France, Thalys, Eurostar et ICE. De nombreux travaux de construction de LGV ont été entrepris

Espagne

L'AVE est un dérivé du TGV et le Velaro un dérivé de l'ICE 3.

Les rames Talgo 350 sont constituées d'un tronçon Talgo encadré de deux motrices à deux bogies construites par Adtranz (racheté depuis par Bombardier).

France

TGV POS (dernière génération de TGV) et TGV, avec ses extensions internationales Thalys, Eurostar, TGV Artesia et TGV Lyria.

A noter que le sigle TGV est une marque déposée de la SNCF qui s'en réserve l'usage commercial.

Ce sont des rames indéformables (hors atelier) qui peuvent éventuellement être couplées. Les TGV ne sont pas a proprement parler des automotrices puisque ce sont deux locomotives encadrant des remorques pour passagers. La nouvelle génération de TGV, appelée AGV, sera elle une automotrice au même titre que tous les shinkansen ainsi que l'ICE3.

Italie

En Italie, les Pendolino (ETR 450 et 460/480) utilisent une technique de pendulation, mise au point par Fiat ferroviaria (repris depuis par Alstom) sans viser nécessairement la grande vitesse. Certaines séries sont conçues pour atteindre 250 km/h sur ligne nouvelle.

Pour circuler jusqu'à 300 km/h l'industrie italienne a développé les rames ETR 500, non pendulaires, constituées de deux motrices encadrant des remorques intermédiaires. Elle a lancé des projets de TAV (Treno ad Alta Velocità, Train à haute vitesse) dont la liaison ferroviaire transalpine Lyon-Turin ; Nuovo Trasporto Viaggiatori, compagnie ferroviaire privée italienne, a commandé à Alstom 25 rames AGV (Automotrice à grande vitesse) et 10 options, composés de 11 voitures et de 500 places, pour circulation à 300 km/h entre Rome et Naples dès 2009, puis entre Milan, Rome et Naples en 2010.

Russie

Projet de train Sokol entre Moscou et Saint-Pétersbourg,

Notes et références

  1. http://www.uic.asso.fr/gv/article.php3?id_article=91
  2. http://www.uic.asso.fr/gv/article.php3?id_article=96
  3. Sud Ouest, 19 avril 2000, La technologie pendulaire
  4. Programme Opérationnel Bretagne FEDER 2007 - 2013 : « Cette action innovante consiste à développer et à mettre en service commercial des rames évoluant sur une technologie Grande Vitesse (300 km/h) sur la section Paris-Rennes et sur une technologie pendulaire sur les sections Rennes-Brest et Rennes-Quimper »
  5. « réélectrification » prévue en 25 000 V alternatif
  6. Sur la base des coûts moyens pour les LGV françaises construites par la SNCF et/ou RFF, en service au 30 juin 2007. Chiffres RFF. Le coût moyen au kilomètre d'une autoroute 2x2 voies varie de 4,5 M€ à plus de 7 M€, en fonction notamment du relief des zones à traverser. Source ministère français de l'Équipement et des Transports.
  7. p 90 du rapport Pébereau
  8. Le Réseau ferroviaire, une réforme inachevée et une stratégie incertaine, p.80, Cour des comptes 2008
  9. « Bonne dette », « mauvaise dette », ce que ne disent pas les chiffres officiels.
  10. pour 10 000 km² : les calculs sont faits par rapport à un carré de 100 km de côté
  11. Page InterCityExpress
  12. Alta Velocidad Española
  13. Korea Train Express
  14. Grande vitesse ferroviaire : Au moment où le TGV fête son 25e anniversaire, le transport ferroviaire à grande vitesse confirme ses succès en Europe et dans le monde
  15. Michel Walrave : Le développement de la Grande Vitesse Ferroviaire en Europe...
  16. Tour du monde des trains à grande vitesse
  17. Shinkansen
  18. MULTIMODALITE AVION - TGV page 15
  19. Cours de Mme N. LENOIR, ENPC : MARCHE DES DEPLACEMENTS INTERREGIONAUX ET INTERNATIONAUX DE VOYAGEURS
  20. MULTIMODALITE AVION - TGV page 15
  21. http://www.eurostar.com/FR/fr/leisure/about_eurostar/environment/tread_lightly.jsp
  22. a , b , c , d , e , f , g , h , i  et j Sur les bruits ferroviaires Claude Julien FNAUT-PACA 2004 [pdf]
  23. a , b  et c Liaison ferroviaire transalpine à grande vitesse. Etudes préliminaires de la section Lyon-Montmélian 1992 [pdf]
  24. a  et b Adaptation du TGV aux contraintes environnementales Olivier Brun SNCF
  25. La LGV et les gaz à effet de serre Est républicain 1er juillet 2009
  26. http://www.estrepublicain.fr/dossiers/lgv_rhin_rhone/art_1120175.php
  27. La compétitivité du transport ferroviaire à grande vitesse est confirmée par le premier Bilan Carbone global ! Communiqué de presse ADEME 25 septembre 2009
  28. Le TGV n’est pas une réponse aux changements climatiques Rudy Pieters, IPS 27 août 2009
  29. « Le péage (à RFF) et l’énergie représentent 45 % de la recette » (des prix des billets TGV), M. Leboeuf – Directeur du développement SNCF, dans SNCF : « L’offre et la demande de transport à longue distance ».
  30. L'écocomparateur Les règles de calcul Ademe
  31. GUIDE DES FACTEURS D’EMISSIONS page 106
  32. Le système, supposé exclusif à Alstom, de récupération d'énergie au freinage, utilisé dans les différents matériels du constructeur (trains, TGV, tramways), permet d'économiser 15% d'énergie. Par défaut d'information autre, les chiffres de consommation des autres matériels se déduisent de ceux d'Alstom, au prorata de la puissance des motrices, l'hypothèse complémentaire étant que la vitesse est comparable sur le trajet.
  33. sur Wikipedia en allemand
  34. Ce chiffre est très probablement surestimé, puisque la puissance maximale (9 280 kW) est très supérieure à celle des autres TGV, même si la vitesse (320 km/h) est supérieure (de 6,7%) à celle des TGV des autres LGV françaises, augmentant la résistance de l'air de l'ordre de 13,8%. En fait ce chiffre ne devrait pas être très différent de 2,6 (chiffre donné par l'ADEME), toutes choses étant égales par ailleurs (le coefficient de remplissage jouant un rôle considérable).
  35. Sur les lignes allemandes le voltage (15 kV) est inférieur à celui existant sur les LGV françaises (25 kV), limitant la puissance et la vitesse, et donc la consommation
  36. Ce chiffre a été corrigé à la hausse et les suivants en conséquence, depuis les déclarations de la SNCF sur le taux de remplissage sur la ligne LGV Est (70%) et de 75% sur les autres lignes à grande vitesse.
  37. Ce chiffre ne devrait en fait pas être très différent de 2,6 (chiffre donné par l'ADEME), toutes choses étant égales par ailleurs, même si la vitesse commerciale est supérieure (320 km/h au lieu de 300).
  38. En l'absence d'information, ce chiffre est celui des autres lignes à grande vitesse en Allemagne.
  39. Pour la future ligne Paris-Francfort, sans tenir compte de la probable augmentation de consommation des rames multicourant ICE-3M, plus lourdes.
  40. Cologne-Francfort est un tronçon de lignes internationales comme Amsterdam-Cologne-Francfort-Bâle ou Amsterdam-Cologne-Francfort-Nuremberg-Munich : InterCityExpress La grande vitesse pan-européenne : l'ICE 3
  41. Comparaison en matière d'exploitation ferroviaire parmi les pays Allemagne, France, Japon
  42. Des informations récentes (déclaration de la SNCF le 12 septembre 2007, à l'occasion de la présentation des nouveaux tarifs, font cependant état d'un meilleur coefficient de remplissage moyen : 75% pour les TGV, hors TGV Est européen (environ 70%).
  43. http://www.sncf.com/resources/fr_FR/press/kits/PR0001_20090212.pdf
  44. Nous n'avons pas trouvé de chiffre pour le taux de remplissage en Espagne, c'est pourquoi aucun chiffre ne figure dans cette colonne.
  45. a  et b Des TGV fret pourraient voir le jour avant l'an 2000, Les Echos n° 16914 du 08 Juin 1995
  46. Comparaison en matière d'exploitation ferroviaire parmi les pays Allemagne, France, Japon
  47. L'interconnexion ICE/TGV à Strasbourg. L'utopie d'une croisée de la grande vitesse franco-allemande
  48. http://www.fnaut.asso.fr/index.php/toute-actualite/40-dossiers-debats/91-gares-nouvelles-tgv.html
  49. Un tortillard à grande vitesse Courrier international 14 juin 2007
  50. http://www.sernam.fr/societe/Tbe.htm
  51. http://www.eurocarex.eu/
  52. Le TGV convoite le marché de l'express, Les Echos n° 16086 du 27 fevrier 1992
  53. http://www.uic.asso.fr/gv/article.php3?id_article=80
  54. a , b  et c (fr) La Californie adopte un projet de train à grande vitesse, France24. Consulté le 19-05-2009
  55. Jean-François TROIN, Professeur émérite, Université de Tours : LA GRANDE VITESSE FERROVIAIRE EN EUROPE : MAILLAGE TRANSNATIONAL OU RÉSEAU DÉCONNECTÉ ?
  56. Sans même parler de l'écartement des voies non standard, comme en Espagne ou au Portugal.

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