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Train à grande vitesse
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Pour un article plus général, voir : Grande vitesse ferroviaire.
Un train à grande vitesse est, selon l'UIC[1] :
- 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.
Sommaire |
Histoire
- genèse d’une nouvelle aérodynamique 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
- Le TALGO en Espagne
- Coûts, politique commerciale et taux de remplissage
- politique de maintenance
- sécurité passive Versus sécurité active
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Technologie
Propulsion
Énergie
Certaines expérimentations ont utilisé des turbines à gaz: TGV 001 ou Advanced passenger train par exemple. Aujourd'hui 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).
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).
Puissance et consommation d'énergie électrique
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Signalisation
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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 5dB 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 prépondérant 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 murs 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 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[4] ; elles ont l'avantage de ne pas gêner 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 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 voie béton (Pays-Bas, Allemagne, Japon)
- les anciens ponts en treillis étaient très bruyants, les nouveaux viaducs béton 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, l'addition de deux bruits de 63 dB est équivalent à un bruit de 65 dB, alors que physiologiquement la notion 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. Ils n'ont provoqué que des blessures légères.
L'accident ferroviaire de 2011 à Wenzhou entre 2 trains à grande vitesse en Chine a fait 38 morts et 192 blessés le 23 juillet 2011.
Liste de trains à grande vitesse dans le monde
- L'Acela Express est un dérivé très alourdi du TGV, circulant uniquement sur ligne classique où il atteint brièvement 240 km/h.
- Le KTX est dérivé du TGV.
- Les ETR 500 sont 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 de fabrication par Bombardier qui peuvent atteindre les 200 km/h.
- Le Sapsan en Russie, reliant Moscou, Saint-Petersbourg, Nijni Novgorod, Helsinki en Finlande, et prochainement une dizaine de grandes villes russes, pour 2018.
-
CRH2, Chine
-
Shinkansen E5 à Sendai, Japon
-
TGV PBKA no 4302 de Thalys en gare de Paris-Nord.
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
- Sur les bruits ferroviaires Claude Julien FNAUT-PACA 2004 [PDF]
- Liaison ferroviaire transalpine à grande vitesse. Etudes préliminaires de la section Lyon-Montmélian 1992 [PDF]
Voir aussi
Articles connexes
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