Train à grande vitesse
Pour un article plus général, voir Grande vitesse ferroviaire.
Un train à grande vitesse est, selon l'Union internationale des chemins de fer[1] (UIC) :
- un train roulant à des vitesses supérieures à 250 km/h sur des lignes spécialisées ;
- un train roulant à environ 200 km/h sur des lignes standards adaptées ;
- un train pouvant rouler à des vitesses inférieures en raison de conditions particulières de relief, de contraintes topographiques ou en environnement urbain.
La grande vitesse ferroviaire est née au Japon en 1964 avec le Shinkansen, puis s'est étendue dans plusieurs pays d'Europe et d'Asie. Elle a transformé le transport de voyageurs par trains et donné un nouvel élan à ce mode de transport.
Cet article évoque également, à titre secondaire, les véhicules à sustentation magnétique, qui ne peuvent être définis comme des matériels ferroviaires puisqu'ils ne sont pas guidés par des rails, ne disposent pas de roues, et n'ont pas de contact avec leur infrastructure de guidage.
Histoire
C'est au Japon que les premiers trains à grande vitesse apparurent. Mis au point par la compagnie japonaise Japanese National Railways (aujourd'hui[Quand ?] Japan Railways), ils entrèrent en service en 1964 avec l'inauguration de la première ligne à grande vitesse reliant Tokyo à Osaka. L'ensemble est alors baptisé Shinkansen qui littéralement signifie « nouvelle grande ligne ». Ce n'est qu'en 1981 qu'un second pays, la France, inaugure son propre train à grande vitesse avec le TGV conçu par l'entreprise Alstom qui ne cache pas avoir longuement étudié le Shinkansen japonais.
Trains à sustentation magnétique
Néanmoins, pendant la même période, un autre concept de train à grande vitesse est étudié. Toujours au Japon, en 1962, alors que les premiers Shinkansen ne sont pas encore en service, le système de sustentation magnétique est étudié. De là est conçu le Maglev, un train qui ne roule pas sur des rails, mais « flotte » à quelques centimètres du sol à l'aide d'électro-aimants. Le seul frottement étant alors celui de l'air ambiant, il se déplace bien plus aisément, et peut aller beaucoup plus vite qu'un train conventionnel. Ainsi, les Japonais sont-ils les détenteurs des deux records de vitesse pour un train magnétique, avec le JR-Maglev MLX01, qui a atteint les 581 km/h en 2003, vitesse battue le 21 avril 2015, lorsqu'un MAGLEV a atteint 603 km/h.
Records de vitesse sur rail
La France est quant à elle détentrice du record de vitesse sur rail, obtenu par un TGV ayant atteint 574,8 km/h le .
Elle avait été la première, en 1955, à dépasser le cap des 300 km/h.
En 1988, la DB fut la première à franchir le cap des 400 km/h.
Les 500 km/h furent dépassés pour la première fois par la SNCF en 1990.
Technologie
Propulsion
Énergie
Certaines expérimentations ont utilisé des turbines à gaz : TGV 001 ou Advanced passenger train par exemple. Aujourd'hui[Quand ?], le JetTrain de Bombardier Transport, avec une vitesse de 240 km/h s'approche de la grande vitesse.
À l'exception des rames (bientôt remplacées) circulant sur la ligne Direttissima Rome-Florence[2], alimentée en 3 000 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).
Traction
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).
Puissance et consommation d'énergie électrique
Signalisation
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[3], et comme argument contre les projets de ligne grande vitesse.
Bruits et vibrations
Le bruit est la principale nuisance pour les riverains[4].
Il est mesuré en Laeq (France) ou LDEN (Europe).
On observe moins de plaintes venant des riverains de LGV que des riverains d'autoroute[4], observations confortées par des études qui ont montré que le bruit ferroviaire était mieux toléré que le bruit routier (différentiel de 5 dB à sensation nuisance égale)[5].
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[4].
Les défauts des roues sont dus à l'usure. Sur les TGV, elle a été diminuée en remplaçant les freins à sabot par des freins à disque[4].
Bruits aérodynamiques
Négligeables sur les trains classiques, ils deviennent prépondérants à partir de 300 km/h[4].
Ils peuvent être limités en améliorant l'aérodynamique[5].
Impact de l'infrastructure
La trajectoire latérale d'une rame TGV est précise à 2 cm près, cela permet d'implanter les écrans anti-bruit au plus près de la voie, ce qui augmente leur efficacité[4]. Ils sont construits à l'aide de matériaux absorbants (technique peu utilisée en France), ou sont constitués de murs en béton ou d'écrans vitrés. Il peut aussi s'agir de simples remblais de terre, là où l'on dispose d'emprises suffisantes. 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[4] et cette solution est plus discrète.
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 aux voyageurs de voir le paysage[4].
La tranchée couverte, voire 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[4] :
- voies en longs rails soudés (évitent le « tac-tac » des raccords) ;
- rails lourds ;
- ballast épais ;
- traverses béton massives ;
- utilisation de plate-forme de voie en béton (Pays-Bas, Allemagne, Japon) ;
- les anciens ponts en treillis étaient très bruyants, les nouveaux viaducs en béton armé le sont beaucoup moins[4].
Les progrès existent aussi sur le matériel roulant :
- un TGV sud-est à 270 km/h n'est pas plus bruyant qu'un train corail à 200 km/h ;
- un TGV atlantique à 300 km/h émet 6 dB de moins par rapport au TGV sud-est.
Il peut aussi être avantageux de suivre une autoroute pour mutualiser les nuisances, la loi d'addition des bruits n'étant pas linéaire. Par exemple, la somme de deux bruits de 63 dB équivaut à un bruit de 66 dB, alors que physiologiquement la sensation de gêne double quand le bruit augmente de 10 dB[5].
Accidentologie
L'accident ferroviaire d'Eschede, impliquant un ICE le 3 juin 1998, est la plus grande catastrophe 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 Mâcon-Loché-TGV, le 21 décembre 1993 à 249 km/h à hauteur d'Ablaincourt-Pressoir et le 5 juin 2000 près d'Arras. Ces accidents n'ont provoqué que des blessures légères.
L'accident ferroviaire de 2011 à Wenzhou en Chine, survenu par télescopage de deux trains à grande vitesse, a fait 38 morts et 192 blessés le 23 juillet 2011.
L'accident ferroviaire de Saint-Jacques-de-Compostelle de 2013 impliquait une rame S-730, version modifiée hybride des S-130, au départ de Madrid à destination de Ferrol en Galice et transportant 222 personnes, qui a déraillé dans une courbe avant la gare de Saint-Jacques-de-Compostelle en raison d'une vitesse excessive (faute du conducteur). Le bilan définitif fait état de 79 morts et de 143 blessés.
Liste de trains à grande vitesse dans le monde
Le premier constructeur de trains à grande vitesse fut l'italien Fiat Ferroviaria (racheté en 2001 par Alstom), qui étudia à partir de 1967 les rames à pendulation active Pendolino ETR 401, mises en service par les chemins de fer italiens uniquement en 1976. Suivront les ETR 450, ETR 460, ETR 470 et ETR 480.
Actuellement, les sept principaux constructeurs de trains à grande vitesse dans le monde sont :
- Alstom (France) avec le TGV et l'AGV,
- AnsaldoBreda (Italie) avec les ETR 500 et le tout nouveau ETR 1000,
- Bombardier (Canada) avec la gamme Zefiro,
- CSR (Chine) avec le CRH380A,
- Hitachi (Japon) avec le Shinkansen et le Class 395,
- Siemens (Allemagne) avec l'ICE, et le Velaro
- CAF (Espagne) avec l'AVE.
Parmi les dérivés, on peut citer :
- l'Acela Express, dérivé très alourdi du TGV, circulant uniquement sur ligne classique où il atteint brièvement 240 km/h, train circulant aux États-Unis.
- le KTX-I, dérivé du TGV, train circulant en Corée du Sud.
- les ETR 500, fabriqués par le groupement TREVI en Italie ;
- les ICN des Chemins de Fer Fédéraux Suisses, qui peuvent rouler à 200 km/h et bientôt les Twindexx Swiss Express en cours[Quand ?] de fabrication par Bombardier qui peuvent atteindre les 200 km/h ;
- le Sapsan en Russie, reliant Moscou, Saint-Pétersbourg, Nijni Novgorod, Helsinki en Finlande, et d'ici 2018 une dizaine de grandes villes russes ;
- l'Eurostar entre Paris-Londres et Bruxelles-Londres. Il s'agit de TGV spéciaux appelés TGV TMST autorisés à franchir le tunnel sous la Manche ;
- l’AGV d'Alstom ;
- le NTV est une AGV utilisée entre différentes villes d'Italie ;
- l'AVE est un service de transport ferroviaire à grande vitesse en Espagne utilisant plusieurs modèles de trains à grande vitesse.
Galerie de photographies
- Trains à grande vitesse
-
CRH2, Chine.
-
Taiwan High Speed 700T.
-
Shinkansen E5 à Sendai, Japon.
-
ICE 3 en gare de Paris-Est.
-
TGV TMST no 3216 d'Eurostar à la sortie de Chambéry.
-
KTX-I, Corée du Sud.
-
TGV PBKA no 4302 de Thalys en gare de Paris-Nord.
-
ETR 500 en gare de Milan.
-
S-102 en gare de Valladolid, Espagne.
-
Sapsan en Russie.
-
Acela Express, États-Unis.
-
Pendolino au Royaume-Uni.
Notes et références
- ↑ http://www.uic.asso.fr/gv/article.php3?id_article=91
- ↑ « réélectrification » prévue en 25 000 V alternatif.
- ↑ http://www.eurostar.com/FR/fr/leisure/about_eurostar/environment/tread_lightly.jsp
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Sur les bruits ferroviaires[PDF] Claude Julien FNAUT-PACA 2004.
- 1 2 3 Liaison ferroviaire transalpine à grande vitesse. Études préliminaires de la section Lyon-Montmélian[PDF] 1992.
Voir aussi
Articles connexes
- Grande vitesse ferroviaire
- Ligne à grande vitesse
- Liste des lignes à grande vitesse
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