Train à grande vitesse
Modèle:Homon Modèle:Autre4 Modèle:Article général
Un train à grande vitesse est, selon l'Union internationale des chemins de fer<ref>Modèle:Lien brisé.</ref> (UIC) :
- un train roulant à des vitesses supérieures à Modèle:Unité sur des lignes spécialisées ;
- un train roulant à environ Modèle:Unité 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.
En France, dans les projets d'infrastructure ferroviaire, on parle plutôt de TAGV (Trains aptes à la grande vitesse) dans le but de respecter les règles européennes d'ouverture à la concurrence.
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 Modèle:Langue (depuis le Modèle:Date- : Modèle:Langue), 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 Modèle:Langue qui littéralement signifie « nouvelle grande ligne ». Ce n'est qu'en 1981 qu'un deuxième 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.
En 2017, après dix ans de développement des lignes à grande vitesse en Chine, China Railway présente sa nouvelle gamme de train à grande vitesse, baptisée Fuxing (CR), de technologie entièrement chinoise, qui vise à remplacer les trains Hexie (CRH), issus de technologies étrangères. Les nouveaux trains Fuxing circulent à la vitesse commerciale de Modèle:Unité, qui est la plus rapide au monde, devant la France ou le Japon (Modèle:Unité).
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. Bien que la traînée de roulement d'une rame de TGV ne représente que ~19 % de sa résistance au mouvement à Modèle:Unité<ref>Les 81 % restant sont perdus en traînée aérodynamique. "Adaptation du TGV aux contraintes environnementales", Olivier BRUN, Département des TGV, [1]</ref>, il peut être intéressant de s'en affranchir et de passer à la sustentation magnétique. 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 Modèle:Unité en 2003, vitesse battue le 21 avril 2015, lorsqu'un MAGLEV a atteint Modèle:Unité.
Records de vitesse sur rail
SNCF détient le record de vitesse sur rail, en atteignant Modèle:Unité le Modèle:Date, avec la rame TGV POS 4402.
La SNCF avait été la première, en 1955, à dépasser le cap des Modèle:Unité, avec les BB 9004 et CC 7107
En 1988, la DB fut la première à franchir le cap des Modèle:Unité.
Les Modèle:Unité furent dépassés pour la première fois par la SNCF en 1990 avec Modèle:Unité, avec la rame TGV Atlantique 325.
Technologie
Propulsion
Énergie
Certaines expérimentations ont utilisé des turbines à gaz : Modèle:Nobr ou Modèle:Langue par exemple. Le JetTrain de Bombardier Transport, avec une vitesse de Modèle:Unité s'approche de la grande vitesse.
À l'exception des rames (bientôt remplacées) circulant sur la ligne Direttissima Rome-Florence<ref>« réélectrification » prévue en Modèle:Unité alternatif.</ref>, alimentée par Modèle:Unité en continu, les trains à grande vitesse utilisent une alimentation en courant alternatif à tension élevée : Modèle:Unité sur les réseaux où ce système est la norme, avec deux fréquences proches : Modèle:Unité (pays scandinaves) ou Modèle:Unité (pays germaniques) ; Modèle:Unité Modèle:Unité ou Modèle:Unité dans une grande partie du monde, Modèle:Unité - 50 ou Modèle:Unité 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 [[Intercity-Express|Modèle:Nobr]] notamment).
Traction
En traction, deux types de répartition de motorisation existent : motorisation répartie (moteurs sur tous les bogies) et la motorisation concentrée (sur les bogies des locomotives uniquement).
Motorisation répartie
La motorisation possède la particularité de disposer la motorisation tout au long de la rame. La motorisation répartie permet de se dispenser de la présence de locomotives dédiées à la traction. Les rames sont ainsi composées de motrices et éventuellement de remorques. Cette composition permet de gagner de la place pour les voyageurs au niveau des motrices, l'ensemble des composants techniques étant répartis au long de la rame et non uniquement dans les motrices ce qui permet une optimisation de l'espace.
Quelques exemples de trains à grande vitesse embarquant une motorisation répartie : Shinkansen, Vélaro, AGV.
Motorisation concentrée
À l'inverse de la motorisation répartie, la motorisation concentrée place la motorisation aux extrémités des rames. Un train est alors généralement composé de deux motrices comportant tous les équipements techniques encadrant les remorques pour passagers. Les motrices sont alors occupées par tous les équipements techniques (transformateurs, CVS, Onduleur etc.) et non par les voyageurs.
Quelques exemples de trains à grande vitesse à motorisation concentrée : les premiers ICE (ICE 1 et 2), toutes les séries de TGV ainsi que leurs déclinaisons.
Les ICE étaient auparavant à motorisation concentrée : Modèle:Nobr, 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).
Sécurité
Le TGV construit par Alstom est l'un des rares trains à grande vitesse avec le KTX-II de Hyundai Rotem à utiliser la technologie du bogie commun entre deux caisses. Cela permet de réduire l'espace entre deux voitures et apporte une rigidité suffisante, à l'ensemble de la rame, en cas de déraillement, et ainsi éviter que le train ne se couche ou se mette en accordéon<ref>Voir : Des innovations majeures au service de la sécurité :, sncf.com du 23 mars 1972, consulté le 25 février 2023.</ref>et ne fasse de nombreuses victimes. Ainsi, la sécurité des voyageurs n'est pas dépendante de l'infrastructure ferroviaire contrairement à l'ICE de Siemens ou du Frecciarossa de Bombardier qui ne disposent pas de cette technologie.
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<ref>Modèle:Lien brisé.</ref>, et comme argument contre les projets de ligne grande vitesse.
Bruits et vibrations
Le bruit est la principale nuisance pour les riverains<ref name="fnaut">Sur les bruits ferroviairesModèle:Pdf Claude Julien FNAUT-PACA 2004.</ref>.
Il est mesuré en Laeq (France) ou LDEN (Europe).
On observe moins de plaintes venant des riverains de LGV que des riverains d'autoroute<ref name="fnaut"/>, observations confortées par des études qui ont montré que le bruit ferroviaire était mieux toléré que le bruit routier (différentiel de Modèle:Unité à sensation nuisance égale)<ref name="ish">Liaison ferroviaire transalpine à grande vitesse. Études préliminaires de la section Lyon-MontmélianModèle:Pdf 1992.</ref>.
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<ref name="fnaut"/>.
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<ref name="fnaut"/>.
Bruits aérodynamiques
Négligeables sur les trains classiques, ils deviennent prépondérants à partir de Modèle:Unité<ref name="fnaut"/>.
Ils peuvent être limités en améliorant l'aérodynamique<ref name="ish"/>.
Impact de l'infrastructure
La trajectoire latérale d'une rame TGV est précise à Modèle:Unité près, cela permet d'implanter les écrans anti-bruit au plus près de la voie, ce qui augmente leur efficacité<ref name="fnaut"/>. 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 (Merlons), 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<ref name="fnaut"/> et cette solution est plus discrète.
La majorité des bruits venant du sol (contact roue-rail, aérodynamique des bogiesModèle:Etc.), il est souvent possible de faire des murets (ou des tranchées) bas qui permettent aux voyageurs de voir le paysage<ref name="fnaut"/>.
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<ref name="fnaut"/> :
- 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<ref name="fnaut"/>.
Les progrès existent aussi sur le matériel roulant :
- un TGV sud-est à Modèle:Unité n'est pas plus bruyant qu'un train corail à Modèle:Unité ;
- un TGV atlantique à Modèle:Unité émet Modèle:Unité de moins par rapport au TGV sud-est.
Il peut aussi être avantageux de suivre le tracé d'une autoroute à petites distance pour mutualiser les nuisances, la loi d'addition des bruits n'étant pas linéaire. Par exemple, la somme de deux bruits de Modèle:Unité équivaut à un bruit de Modèle:Unité, alors que physiologiquement la sensation de gêne double quand le bruit augmente de Modèle:Unité<ref name="ish"/>.
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 Modèle:Nombre et une centaine de blessés.
Le Shinkansen a connu un déraillement partiel sur un viaduc lors d'un tremblement de terre le 23 octobre 2004 dans la région de Niigata ; il n'a pas fait de victimes. Une rame (sans voyageur) a déraillé partiellement près de Kumamoto en 2016 lors d'un important séisme
Le TGV a connu trois déraillements à grande vitesse : le 14 décembre 1992 à Modèle:Unité en gare de Mâcon-Loché-TGV, le 21 décembre 1993 à Modèle:Unité 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 Modèle:Nombre et Modèle:Nombre 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 Modèle:Nombre, 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 Modèle:Nombre et de Modèle:Nombre.
L’accident ferroviaire d'Eckwersheim est un déraillement (de type renversement) survenu en France sur la ligne à grande vitesse (LGV) Est européenne le 14 novembre 2015 à Eckwersheim, près de la gare de Vendenheim, à une dizaine de kilomètres au nord de Strasbourg, dans le Bas-Rhin. L'accident implique une rame TGV spéciale qui circulait pour réaliser des essais d'homologation du deuxième tronçon de cette nouvelle ligne. Ces essais étaient encadrés par Systra, société d'ingénierie ferroviaire. Le train transportait cinquante-trois personnes, des cheminots et des invités (parmi lesquels on comptait des enfants), dont onze ont été tués ou gravement blessés. Avant cet accident, d'autres déraillements de TGV ont eu lieu en France, qui n'ont tout au plus provoqué que des blessures légères. Le déraillement de cette rame est ainsi le premier à causer des morts et des blessures graves (cause principale : procédure de décélération trop tardive de la rame en regard de la configuration de la voie LGV à cet endroit).
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Vue d'ensemble du site du déraillement à Eckwersheim, le Modèle:Date-.
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Vue rapprochée le même jour.
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, ETR 480 et ETR 610.
Actuellement, les huit 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 ;
- CRRC (Chine) avec les Fuxing CR400, CR300, CR200J, le CRH380A et le CSR DJJ2 ainsi que les Hexie CRH1, CRH2, CRH3, CRH5, CRH6 dérivés des constructeurs étrangers ;
- Hitachi (Japon) avec le Shinkansen et le Modèle:Langue ;
- Siemens (Allemagne) avec l'ICE, et le Velaro ;
- CAF (Espagne) avec l'AVE.
- Hyundai Rotem (Corée du sud) avec le KTX-II suite du KTX-I dérivés du TGV Français et bientôt le KTX-III avec comme prototype le EMU-250.
- Stadler Rail (Suisse) avec le SMILE
Parmi les dérivés, on peut citer :
- l'Acela Express, dérivé très alourdi du TGV, circulant uniquement sur ligne classique où il atteint brièvement Modèle:Unité, train circulant aux États-Unis ;
- le KTX-I, dérivé du TGV, train circulant en Corée du Sud ;
- les Modèle:Nobr, fabriqués par le groupement TREVI en Italie ;
- les ICN des Chemins de Fer Fédéraux Suisses, qui peuvent rouler à Modèle:Unité et bientôt les Modèle:Langue Modèle:Quand de fabrication par Bombardier qui peuvent atteindre les Modèle:Unité ;
- 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 (liaisons Paris – Londres et Amsterdam – Bruxelles – Londres). Il s'agit initialement de TGV spéciaux appelés TGV TMST autorisés à franchir le tunnel sous la Manche. Le service utilise désormais aussi des rames Modèle:Lnobr, construites par Siemens ;
- l’AGV d'Alstom ;
- Les Modèle:Lien de 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 ;
- Al Boraq, au Maroc : service utilisant des Modèle:Lnobr (adaptées au climat de ce pays) construites par Alstom, et qui emprunte notamment la Modèle:Lnobr.
Galerie de photographies
- Trains à grande vitesse
-
SNCF TGV POS 4410, France
-
Fuxing CR400AF, Chine.
-
Hexie CRH380A, Chine.
-
JR Shinkansen N700A, Japon
-
Shinkansen E5 à Sendai, Japon.
-
KTX-I, Corée du Sud.
-
KTX-II, Corée du Sud.
-
S-102 en gare de Valladolid-Campo Grande, Espagne.
-
RGV 2N siglée Al Boraq en gare de Tanger-Ville.
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Acela Express, États-Unis.
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Pendolino au Royaume-Uni.
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Rames Thalys (Eurostar depuis le Modèle:Date-), en gare centrale d'Amsterdam : PBA (à gauche) et PBKA (à droite).
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