Grande vitesse ferroviaire

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La grande vitesse ferroviaire consiste à faire rouler des trains à grande vitesse, en général sur des voies spéciales, que l'on appelle alors « lignes à grande vitesse (LGV) ». La construction de ces lignes nouvelles représente un investissement souvent très important pour le pays qui la décide, c'est pourquoi les enjeux de la grande vitesse et son impact économique et social sont étudiés en profondeur avant et après construction. Les trains qui peuvent circuler à grande vitesse sont appelés des trains à grande vitesse.

Si tous les trains ne roulent pas à la même vitesse, en Europe, on parle de grande vitesse à partir de 200 km/h sur voies conventionnelles réaménagées et de 250 km/h sur voies dédiées (Directive 96/48 EC, Annexe 1). Il existe en Europe des lignes dédiées permettant d'atteindre régulièrement des vitesses commerciales de 250, 300, voire 320 km/h.

Aspects économiques[modifier | modifier le code]

Investissements[modifier | modifier le code]

Compte tenu des caractéristiques techniques des lignes ferroviaires à grande vitesse, leur construction représente un investissement lourd.

la ligne High Speed 1 près d'Ashford

L'investissement au kilomètre est fonction de divers paramètres, dont :

  • le relief des zones à traverser ;
  • les ouvrages d'art à construire ;
  • le type de ligne envisagé, réservée aux circulations à grande vitesse ou mixte trains de voyageurs et trains de fret ;
  • l'insertion dans le paysage et respect des réglementations locales en matière d'environnement.

Début 2007, on estimait le coût moyen au kilomètre à 17 millions d’euros courants, pour une emprise de 40 m (largeur totale) et une plateforme de 14 m, soit environ trois fois le coût de construction d'une autoroute 2×2 voies[1]. 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 Londres - Saint Pancras).

Dans une étude effectuée pour RFF en mai 2009, le prix kilométrique varie entre 8 M€ et 66M€. Les ouvrages d'art augmentent le coût kilométrique[2].

Dans l'avant projet SNIT 2010, les prix varient entre 12,9 M€/km pour la LGV Poitiers Limoges à 57,57 M€/km pour LGV PACA. Les lois d'orientation du Grenelle II imposent au maître d'œuvre d'optimiser l'intégration environnementale des LGV ce qui augmentera considérablement leur coût kilométrique[3].

L'investissement peut être compensé si le trafic voyageurs est suffisant. RFF indique sur son site qu'une LGV utilisée à son potentiel maximal par des TGV Duplex équivaut à une autoroute 2x5 voies, soit environ 12 000 personnes (9 000 véhicules) par sens et par heure en pointe (en réalité un peu moins, cf partie "capacité")

Une rentabilité difficile à apprécier[modifier | modifier le code]

Le Rapport Pébereau sur la dette publique 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 LGV 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 LGV Atlantique serait inférieur de 30 % aux prévisions ».

Selon une étude du ministère de l’Économie, 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 »[4].

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'État pour définir un projet comme rentable[5].

Lignes à grande vitesse par pays[modifier | modifier le code]

Il y a actuellement 15 pays dans le monde qui disposent de lignes permettant de circuler à une vitesse supérieure ou égale à 250 km/h.

Situation au 1er novembre 2013 des lignes avec une vitesse de 250 km/h ou supérieure selon l'Union internationale des chemins de fer (UIC)[6]. Le classement est effectué selon le kilométrage des lignes en service.

Densité du réseau LGV en Europe (vitesse ≥ 250 km/h). En km par million d'habitants (2010).
Densité du réseau LGV. Est Asiatique (vitesse ≥ 250 km/h). En km par million d'habitants (2010).
Classement Pays En service (km)[6] En travaux (km)[6] prévus (km)[6] Total pays (km)
1 Chine 9 867 9 081 3 777 22 726
2 Japon 2 664 779 179 3 622
3 Espagne 2 515 1 308 1 702 5 525
4 France 2 036 757 2 407 5 200
5 Allemagne 1 334 428 495 2 257
6 Italie 923 0 395 1 318
7 Turquie 444 603 1 758 2 805
8 Corée du Sud 412 186 49 647
9 États-Unis 362 0 777 1 139
10 République de Chine (Taiwan) 345 0 0 345
11 Belgique 209 0 0 209
12 Pays-Bas 120 0 0 120
13 Royaume-Uni 113 0 204 317
14 Autriche 93 0 0 93
15 Suisse 35 72 0 107
16 Arabie saoudite 0 550 0 550
16 Maroc 0 200 480 680
17 Portugal 0 0 1 006 1 006
17 Suède 0 0 750 750
17 Pologne 0 0 712 712
17 Russie 0 0 650 650
17 Brésil 0 0 511 511
17 Inde 0 0 495 495

Chine : sur la liste des LGV donnée par l'UIC, Beijing - Tianjing et Shanghai - Nanjing sont des sections de la ligne Beijing - Shanghai et ne sont donc pas à comptabiliser dans le total des kilomêtrages des LGV Chinoises

Espagne et Italie : Les sites des chemins de fer de ces pays indiquent des longueurs de LGV majorés de lignes n'entrant pas dans les critères de l'UIC (V.Max inférieures à 250km/h)

Liaisons voyageurs à grande vitesse (+ de 200 km/h de vitesse moyenne)[modifier | modifier le code]

L'analyse des horaires 2012 des chemins de fer des pays cités dans le précédent tableau montre qu'il ne suffit pas que les trains roulent à 250 km/h et plus pour que les relations empruntant ces LGV atteignent une vitesse moyenne de + de 200 km/h.

Ref des horaires pris en compte : Europe[7], Chine[8], Japon[9]

  • Chine : 5141 km correspondent à des relations à + de 200 km/h v.moy
    • Pekin Ouest - Zhengzhàu Est - Wuhan - Guangzhou - Shenzhen Nord, 2400 km, 238 km/h v. moy
    • Pékin sud - Shanghai Hongqiao - Hangzhou 1487 km, 235,4 km/h v. moy
    • Zhengzhou - Xi'an, 505 km, 248,4 km/h v. moy
    • Bengbu Sud - Hefei, 132 km, 208,4 km/h v.moy
    • Jinan - Quingdao, 393 km, 203,8 km/h v.moy depuis Shanghai Hongqiao
    • Shijiazhuang - Taiyuan, 224 km, 202 km/h v.moy depuis Pekin
  • Espagne : 1784 km correspondent à des relations à + de 200 km/h v. moy
    • Madrid Atocha - Barcelona Sants, 621 km, 248,4 km/h v. moy
    • Madrid Atocha - Perpignan, 800 km environ, 200 km/h v. moy environ
    • Madrid Atocha - Sevilla Santa Justa, 471 km, 201,9 km/h v. moy
    • Cordoue - Malaga, 168 km, 219,9 km/h v. moy depuis Madrid
    • Madrid Atocha - Valencia Joachim Sorolla, 391 km, 246,9 km/h v. moy
    • Cuenca - Albacete, 133 km, 214,7 km/h v. moy depuis Madrid
  • Japon : 2482 km correspondent à des relations à + de 200 km/h v. moy
    • Tokyo - Hakata, 1175 km, 239 km/h v. moy
    • Tokyo - Shin Aomori, 714 km, 225,4km/h v. moy
    • Omiya - Niigata, 304 km, 202,4 km/h v. moy
    • Hakata - Kagoshima chuo, 289 km, 225,5 km/h v. moy
Liaison TGV en europe
  • France :
    La France est un cas particulier. Le kilométrage des relations à + de 200 km/h v. moy (2 608 km) dépasse le kilométrage des LGV (1 884 km)
    • Paris Nord - Calais Frétun, 329 km, 205,8 km/h v. moy
      • + antennes vers Arras, 10km et Dunkerque, 48km (212,1 et 201,9km/h v. moy depuis Paris)
    • Paris Est - Forbach, 371 km, 222,6 km/h v. moy
      • + antennes vers Nancy, 35 km et Metz, 24 km (217,3 et 230,5 km/h v. moy depuis Paris)
    • Paris Lyon - Les Arcs Dragignan, 885 km, 201,9 km/h v. moy
      • + antennes vers Bourg en Bresse, 39km et Sète, 116km (+ de 200 km/h v. moy depuis Paris)
    • Dijon - Mulhouse, 208 km, 201,3 km/h v. moy
    • Paris-Montparnasse - Angers, 298 km, 200,8 km/h v. moy
      • + antenne vers Poitiers, 191 km, 221,4 km/h v. moy depuis Paris
    • Contournement de Paris, 54 km
  • Italie : après la mise en service de la passante de Bologne, 770 km correspondent à des relations à + de 200 km/h v. moy
    • Milan Rogoredo - Rome Tiburtina, 543 km, 203,6 km/h v. moy
    • Rome Tiburtina - Naples Centrale, 227 km, 200,6 km/h v. moy
  • Allemagne : seulement 259 km correspondent à des relations à + de 200 km/h v. moy
    • Cologne - Frankfort Aéroport, 169 km, 211,3 km/h v. moy
    • Nuremberg - Ingoldstadt, 90 km, 200 km/h v. moy
    • Hannover - Berlin Spandau, 200 km/h v. moy
  • Taïwan :
    • Taipei - Kaohsiung, 336 km, 210 km/h v. moy
  • Belgique : seuls les 71 km de la liaison Bruxelles Midi - Frontière Française dépassent 200 km/h v. moy (Bruxelles Midi - Paris Nord)
  • Royaume Uni :

Aucun des autres pays cités comme ayant des LGV ne possède de relations à + de 200 km/h v. moy

Records nationaux de vitesse 2012 (+ de 170 km/h/V.moy)[modifier | modifier le code]

Ref des horaires pris en compte : Europe[7], Chine[8], Japon[9]

Classement Pays Gare départ Gare arrivée Kilométrage Vitesse moyenne Km/h
1 Chine Changsa Sud Guangzou Sud 707 303
2 Japon Hiroshima Kokura 213,5 284,7
3 France Lorraine TGV Champagne TGV 167,7 271,9
4 Espagne Madrid Atocha Barcelone Sants 621 248,4
5 Taiwan Taichung Kaohsiung (Zuoying) 180 245,5
6 Belgique / France Bruxelles Midi Paris Nord 287 234,9
7 Allemagne Sieburg Frankfort Aéroport 144 221,5
8 Italie Milan Rogoredo Bologne Centrale 205 219,6
9 Grande Bretagne / France Londres St Pancras Paris Nord 492 217,1
10 Allemagne / France Saarbruck Paris Est 382 212,2
11 Corée du Sud [10] Séoul Busan 424 191,2
12 Hollande / Belgique Rotterdam Anvers 95 190
13 Belgique / Grande Bretagne Bruxelles Midi Londres St Pancras 373 185
14 Russie Saint Petersburg Bologué 319 180,6
15 Turquie [11] Polati Konya 212 179,2
16 Suisse / France Bale Paris Lyon 526 172,5
17 Grande Bretagne Londres Euston Crewe 254 169,3
18 Russie / Bielorussie Viazma Orcha 295 168,6

Nombre de passagers transportés[modifier | modifier le code]

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)[12] 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
Chine CRH 6 milliards (2003/10-2011) >804.000 /j ; ... ...
Japon Shinkansen 4,2 milliards (1964-2004/10) >740.000 /j ;
360.000 /j sur le Shinkansen Tōkaidō
87 % sur Tokyo-Osaka (2 h 30) ... ...
France TGV Alstom 2 milliards (1981-2013) 41,5 250.000 /j + de 60 %[13] 86 % (parcours d'env. 2h), 65 % (3h)[14], 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 %[15] ... 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 du Sud KTX (Alstom, Hyundai Rotem) 70 millions entre avril 2004 et ? 2006 ... 100.000 /j ... ... ... ...

Capacité des lignes à grande vitesse[modifier | modifier le code]

Débits observés[modifier | modifier le code]

Les portions d'autoroute 2×5 voies les plus chargées aujourd'hui, aux portes de Paris, voient passer en moyenne annuelle plus de 200 000 véhicules par jour[16], soit environ 250 000 personnes, deux sens confondus. Mais celles-ci sont saturées et ces chiffres limités à quelques courts tronçons (notamment le tronçon commun A4-A86).

Un flux journalier d'environ 100 000 personnes, ce qui équivaut plutôt à une autoroute 2×3 voies bien chargée (l'A7 par exemple, qui compte 70 000 à 80 000 véhicules journaliers selon les sections, avec des embouteillages réguliers mais sans être saturée comme le sont les pénétrantes parisiennes), passe aujourd'hui[Quand ?] sur le tronçon central de la ligne à grande vitesse sud-est (paris-lyon) par exemple, de même sur le tronçon central de la LGV Atlantique. Mais les trafics sont en augmentation, le chiffre ci-dessus ne tient pas compte de l'ouverture de la LGV Rhin-Rhône par exemple, qui a entraîné l'ajout de circulations de TGV sur la LGV Sud-est.

À noter qu'il s'agit de trafics journaliers, or la distribution dans la journée du trafic est différente sur une ligne ferroviaire et une autoroute, cette dernière ayant un trafic plus régulier et la ligne ferroviaire au contraire une plus grande concentration sur les heures de pointe.

Capacité maximale théorique sur une heure de pointe[modifier | modifier le code]

Reprenons l'affirmation de RFF selon laquelle une ligne à grande vitesse utilisée au maximum de sa capacité est équivalente à une autoroute 2×5 voies.

Pour une autoroute, le débit maximal est d'environ 1800 véhicules par heure et par voie, à supposer qu'il n'y ait pas trop de camions (qui diminuent le débit). Mais cela dépend de la vitesse, ce débit maximal est atteint pour une vitesse moyenne des automobilistes assez inférieure à la vitesse autorisée. D'après diverses recherches (laboratoire LICIT, mesures de courbes débit-vitesse sur autoroute par le CERTU, etc.), la vitesse correspondant au débit maximal se situerait aux alentours de 60-80 km/h. Soit pour une autoroute 2×5 voies 18 000 véhicules par heure ou encore 25 000 personnes avec 1,4 personnes par voiture en moyenne (Taux d'occupations : cf ENTD - Enquête Nationale Transports et Déplacements). Il faut garder en tête que pour un trafic fluide à vitesse nominale, le débit est nettement inférieur, car les véhicules sont plus espacés.


La capacité d'une ligne à grande vitesse dépend elle de trois facteurs :

  • Nombre de trains maximal par heure (dépend du système de signalisation, de la vitesse des trains et de la vitesse aux bifurcations / aiguillages : en général 220km/h en « voie déviée » en France, 300 en « voie directe », ce différentiel de vitesse augmentant l'espacement entre trains prenant deux directions différentes). À noter qu'une marge est prise sur ce nombre afin d'absorber l'effet d'une perturbation potentielle * sinon, le moindre problème sur un train engendrerait des retards sur les « trains suiveurs » à l'infini puisque l'intervalle entre trains ne pourrait être réduit. Ainsi, à l'heure de pointe, l'UIC (union internationale des chemins de fer) recommande d'utiliser au maximum 75 % de la capacité théorique (60 % en heure creuse).

La capacité de la LGV Atlantique, tronçon central (Paris-Courtalain, avant séparation vers Le Mans et Tours), peut ainsi être estimée à 12,17 trains par heure et par direction, à l'heure de pointe. Mais ce chiffre peut être tout à fait différent ailleurs en France ou dans le monde.

  • Capacité des trains : un duplex compte environ 510 places assises (Euroduplex), donc deux duplex accouplés (unité multiple) 1020 places. Actuellement, ce sont plutôt des trains à un niveau de dix voitures (454 places) qui circulent sur le réseau atlantique, mais des duplex y circulent également. Ce chiffre aussi peut être très différent ailleurs dans le monde : le Shinkansen japonais est par exemple environ 30 % plus capacitaire qu'un euroduplex en unité multiple.
  • taux d'occupation du train : Il est rare que tous les trains soient occupés à 100 % (taux de remplissage moyen des TGV d'après la SNCF, environ 75 %. Peut varier fortement d'un pays à l'autre et d'une offre à l'autre. En Allemagne d'après la DB : environ 50 %). Toutefois, à l'heure de pointe de certains grands week-ends, il peut arriver que tous les trains soient complets.

Ainsi, le tronçon central de la LGV Atlantique offre une capacité maximale de 12,17*1020*100% =~ 12400 personnes par sens et par heure, soit environ 25 000 personnes deux sens confondus.


On retrouve ainsi l'affirmation de RFF selon laquelle la capacité d'une ligne à grande vitesse utilisée par des duplex est équivalente à une autoroute 2*5 voies (automobiles circulant à vitesse réduite), à l'heure de pointe. Cependant, elle reste tributaire des conditions actuelles. De nouveaux systèmes de signalisation permettant un espacement plus faible entre trains (basés sur la localisation en temps réel des trains et la connaissance de leurs vitesses et performances de freinage respectives) pourraient l'augmenter sensiblement et éviter ainsi la construction de nouvelles infrastructures.

À noter que cette capacité est très inférieure à celle offerte et réellement utilisée par une ligne de métro ou de trains suburbains en France et dans le monde, qui dépasse souvent les 50 000 personnes par heure et par direction (pphpd)(matériels plus capacitaires, avec des sièges plus serrés et des passagers debout, fréquence plus importante grâce à la vitesse plus faible), chiffre qui augmente régulièrement avec l'amélioration des systèmes d'exploitation et des matériels roulants.

Usage des trains à grande vitesse[modifier | modifier le code]

La plupart des trains à grande vitesse sont des trains de voyageurs. En France, il existe quelques TGV postaux TGV La Poste depuis 1984[17].

Transport de voyageurs[modifier | modifier le code]

Comparaison entre les systèmes japonais, français et allemands[modifier | modifier le code]

Une comparaison en matière d’exploitation ferroviaire parmi les pays  : Allemagne, France, Japon[18] est instructive  :

Shinkansen 700 en gare de Nagoya
  • genèse d’un nouveau système ferroviaire
  • succès commercial et extension du Shinkansen
  • système de sustentation 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[modifier | modifier le code]

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 un 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 concurrent 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] »[19].

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[20]. 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 longues comme Francfort-Hambourg peinent à s'implanter du fait du temps induit par les arrêts intermédiaires[21], souvent causés par un fort federalism. On trouve aussi en Allemagne des gares bis: par exemple la gare ICE Limburg Süd sur la ligne Cologne - Francfort est située à quelques kilomètres de la gare centrale de Limburg Lahn et n'est accessible que par la route.

Fret grande vitesse[modifier | modifier le code]

En France le TGV postal circule la nuit sur le réseau. La Sernam faisait aussi circuler quatre trains bloc express (TBE) ou MVGV de fret léger tirés par des locomotives BB 22200 aptes a des vitesses de 200 km/h, jusqu'en 2011. Faisant le trajet de Paris vers Orange et Toulouse elles empruntaient de nuit certaines sections de la LGV Sud-Est et de la LGV Atlantique[22]. Ces trains ont été ralentis à 160km/h puis supprimés et remplacés par des camions, la SERNAM jugeant le coût trop élevé.

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 à l'avion et au camion pour les distances comprises entre 300 et 800 km[23].

Déjà évoqués depuis le début des années 1990[24], les projets n'ont pas encore abouti, principalement à cause du cout de développement et des volumes nécessaire pour atteindre le seuil de rentabilité[17].

Émissions dues à la grande vitesse ferroviaire[modifier | modifier le code]

Rejets polluants[modifier | modifier le code]

Les rejets dus à l'exploitation sont faibles (toilettes, huiles ...)[25]. Il faut aussi tenir compte de l'équipement : désherbage des voies, cycle de vie du matériel roulant...

Perturbations électromagnétiques[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

Le TGV consomme environ 10 fois moins que l'avion ou la voiture (5 grammes d'équivalent petrole par km.voyageur contre 50 )[25]. 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[26]. Cette comparaison n'est vraie que pour les pays où 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 [27]. Les résultats ont 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[28].

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[29].

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[30], 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 »[31] de l'ADEME mentionne deux chiffres supposés cohérents entre eux :

  • une émission de 2,6 g[32] 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 × 2 (26,10 kWh /km[33]) 372 50 % (en 2000, Allemagne entière) 186 (140 Wh /km) - (56,1)
JR 500 Shinkansen Tokyo-Osaka 17 600 kW (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 S-102 Talgo-Bombardier Madrid-Barcelone 8 000 kW (15.96 kWh/km)[41] 318 ... ... ... - ...
Talgo 350 S-112 Talgo-Bombardier Madrid-Valence 8 000 kW (15.965 kWh/km)[41] 365[42] ... ... ... - ...
KTX-I (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[43] font état d'une moyenne de 65 % pour le TGV, hors remplissage exceptionnel pour l'IDTGV (de l'ordre de 80 voire 84 %) [44].

Ces chiffres sont anciens: le bilan 2008 de la SNCF indique un coefficient de remplissage moyen de 75 % en 2007 et 77 % en 2008[45].

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[46].

Débat entre ligne nouvelle et pendulation[modifier | modifier le code]

Article détaillé : train à grande vitesse pendulaire.

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[47],[48].

Ligne mixte fret - grande vitesse[modifier | modifier le code]

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 trains à grande vitesse : 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, franchissements des Alpes ou des Pyrénées...) ; ailleurs elle concerne un faible nombre de circulations « lentes » (LGV allemandes ou Paris-Sud-Est).

Interopérabilité[modifier | modifier le code]

Écartement des rails[modifier | modifier le code]

Article détaillé : écartement des rails.

En 2010, toutes les lignes à grande vitesse sont à écartement normal. Seuls les écartements normaux et larges permettent la circulation régulière à plus de 200 km/h[réf. nécessaire].

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.

Au Japon, 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.

En France, 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.

En Espagne le réseau conventionnel est à écartement large. Les TALGO-250 ("S-130") peuvent circuler indistinctement sur le réseau conventionnel et les lignes grande vitesse. Certaines unités Alstom ("Euromed") ont été adaptées pour la circulation exclusive sur réseau à écartement large.

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

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

Électrification des lignes à grande vitesse dans le monde[modifier | modifier le code]

Système d'alimentation Allemagne Autriche Belgique Espagne France Italie Pays-Bas Royaume-Uni Suisse États-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
50 Hz
25 kV
50 Hz
25 kV
60 Hz
Autres 11 kV et 12,5 kV
60 Hz

Signalisations des lignes à grande vitesse dans le monde[modifier | modifier le code]

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

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Sur la base des coûts moyens pour les LGV françaises construites par la SNCF et/ou RFF, en service au 30/06/2007. 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.
  2. (fr) « LGV Poitiers Limoges : label bas coût ! », sur lgv.limogespoitiers.info (consulté le 25 septembre 2010)
  3. (fr) « Grenelle: la trame verte, un statut de protection inédit de la nature », sur lgv.limogespoitiers.info (consulté le 25 septembre 2010)
  4. p 90 du rapport Pébereau
  5. Le Réseau ferroviaire, une réforme inachevée et une stratégie incertaine, p. 80, Cour des comptes 2008
  6. a, b, c et d http://www.uic.org/IMG/pdf/20131101_high_speed_lines_in_the_world.pdf
  7. a et b http://plannerint.b-rail.be/bin/query.exe/fn?L=profi&
  8. a et b http://www.chinatravelguide.com/ctgwiki/Special:CNTrainSearch?from=Beijing&to=Shanghai&Submit1=submit
  9. a et b http://www.hyperdia.com/en/
  10. http://www.korail.com/en/rv/pr21100/w_pr21110.jsp
  11. https://etcdd.tcdd.gov.tr/tcddrezwebapproot/danismatcddservlet?ulkeid=ENG
  12. Tour du monde des trains à grande vitesse
  13. [PDF]MULTIMODALITE AVION - TGV page 15
  14. Cours de Mme N. LENOIR, ENPC : MARCHE DES DEPLACEMENTS INTERREGIONAUX ET INTERNATIONAUX DE VOYAGEURS
  15. [PDF][PDF]MULTIMODALITE AVION - TGV page 15
  16. Recensement de la circulation sur les routes nationales et autoroutes en 2010, Sétra, 2011
  17. a et b Des TGV fret pourraient voir le jour avant l'an 2000, Les Echos n° 16914 du 8 juin 1995
  18. Comparaison en matière d'exploitation ferroviaire parmi les pays Allemagne, France, Japon
  19. [PDF]L'interconnexion ICE/TGV à Strasbourg. L'utopie d'une croisée de la grande vitesse franco-allemande
  20. (fr) « Les gares nouvelles du TGV "exurbanisées" », sur www.fnaut.asso.fr (consulté le 25 septembre 2010)
  21. Un tortillard à grande vitesse Courrier international 14 juin 2007
  22. www.sernam.fr
  23. www.eurocarex.eu
  24. Le TGV convoite le marché de l'express, Les Echos n° 16086 du 27 fevrier 1992
  25. a et b [PDF]Adaptation du TGV aux contraintes environnementales Olivier Brun SNCF
  26. La LGV et les gaz à effet de serre Est républicain 1er juillet 2009
  27. http://www.estrepublicain.fr/dossiers/lgv_rhin_rhone/art_1120175.php
  28. La compétitivité du transport ferroviaire à grande vitesse est confirmée par le premier Bilan Carbone global ! Communiqué de presse ADEME 25 septembre 2009
  29. Le TGV n’est pas une réponse aux changements climatiques Rudy Pieters, IPS 27 août 2009
  30. « 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 ».
  31. [PDF]L'écocomparateur Les règles de calcul Ademe
  32. [PDF]GUIDE DES FACTEURS D’EMISSIONS page 106
  33. 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.
  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 la tension (15 kV) est inférieure à celle 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. a et b http://www.obrasurbanas.es/files/data/821-92-95.pdf
  42. http://www.publico.es/especial/ave-madrid-valencia/tren.php
  43. Comparaison en matière d'exploitation ferroviaire parmi les pays Allemagne, France, Japon
  44. 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 %).
  45. (fr)[PDF]« 2008 : Les leviers majeurs de la dynamique de croissance - La croissance de la Branche a reposé essentiellement », sur www.sncf.com (consulté le 25 septembre 2010)
  46. Nous n'avons pas trouvé de chiffre pour le taux de remplissage en Espagne, c'est pourquoi aucun chiffre ne figure dans cette colonne.
  47. Sud Ouest, 19 avril 2000, La technologie pendulaire
  48. [PDF]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 »

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]