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    Une rame ICE 3 franchit le viaduc de la Moselle, sur la LGV Est.

  • © LVDR-Photorail

    Rame Duplex sur TGV à Crisenoy.

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    Voie ballastée, caractéristique des lignes à grande vitesse françaises.

Il était une fois dans La Vie du Rail 45) 360 km/h. Vitesse limite

14 décembre 2018
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Par : Philippe Hérisssé

Une nouvelle section animée par vous et pour vous, elle va nous permettre de revisiter l’histoire cheminote. Celle d’il y a 10, 20, 30, 40 ans…

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45) Il y a 7 ans. 360 km/h. Vitesse limite. 

La France a-t-elle vraiment besoin de trains roulant à 360 km/h ? Suite et fin cette semaine de notre dossier consacré aux questions que pose la mise en oeuvre d’une vitesse aussi élevée (voir la partie 1 et la partie 2).

6. La limite des 17 tonnes pour la charge à l’essieu doit-elle être revue à la baisse ?

Une augmentation des vitesses se traduira, bien évidemment, par un accroissement des charges dynamiques. Les efforts exercés sur la voie lors du franchissement d’une courbe sont proportionnels à la masse, au carré de la vitesse, et inversement proportionnels au rayon de courbure. Les STI (spécifications techniques d’interopérabilité) fixent à 17 t la charge maximale à l’essieu des trains à grande vitesse. Ce sont les Français qui ont été à l’origine du choix de cette valeur. Au départ, les Allemands préconisaient, au contraire, des charges plus élevées, de l’ordre de 19 t. Les 20 t sont d’ailleurs pratiquement atteintes sur les essieux des motrices des générations ICE 1 et ICE 2. En parallèle, de substantiels progrès accomplis sur l’infrastructure ont permis de compenser l’augmentation des charges dynamiques. S’il est vrai qu’ont autrefois roulé à 200 km/h en service commercial des locomotives BB 22200 (dont la charge à l’essieu est égale à 22,5 t !) avec des bogies et suspensions bien moins élaborés que ceux des motrices TGV et, a fortiori, ceux de leurs remorques, le consensus s’est logiquement établi sur le chiffre des 17 t pour les trains à très grande vitesse. Faudrait-il aujourd’hui re mettre en question cette norme européenne ? « Qu’on nous apporte donc la preuve que le 17 t à l’essieu est mauvais pour la voie, car alors il ne faut plus que les STI l’autorisent ! », commente François Lacôte. « Mais si la charge à l’essieu était un réel problème, pourquoi en 30 ans d’exploitation de la grande vitesse en France personne ne l’a vu ? Pourquoi n’a-t-on pas constaté non plus de dégradation particulière sur la section du TGV Méditerranée autorisée à 320 km/h ? »

D’ailleurs, sait-on vraiment ce qui fatigue le plus la voie : beaucoup d’essieux faiblement chargés ou peu d’essieux davantage chargés ? Vaut-il mieux 16 bogies aux essieux chargés à 15 et 16 t (comme sur le Velaro) ou bien 12 bogies à 17 t (comme sur l’AGV) ? À longueur et capacité équivalentes, l’AGV (à 11 voitures) rempli de voyageurs se trouve être plus léger que le Velaro à vide. La charge à l’essieu est-elle alors le critère le plus dimensionnant ? De toute évidence, les études correspondantes restent à mener…

7. Le Duplex fatigue-t-il davantage l’infrastructure qu’un TGV à un seul niveau ?

Contrairement à ce qui a pu être dit, le Duplex ne fatigue pas davantage la voie qu’un TGV à un seul niveau. Grâce à une véritable « chasse aux kilos » entreprise pour alléger ce matériel au stade même de son développement (avec le recours à des solutions innovantes comme les planchers « nid d’abeilles » en aluminium, les caisses construites dans le même métal, les armatures de sièges en magnésium, les essieux forés, ou en core les isolations à base de matériaux composites…), aucun de ses essieux ne dépasse les 17 t, ceux des deux bogies porteurs en extrémité de tronçon étant d’ailleurs, comme à l’accoutumée, encore moins chargés. Le Duplex ne saurait donc s’avérer plus agressif pour la voie qu’un TGV à un seul niveau. Qui plus est, en charge moyenne à l’essieu, il se révèle même meilleur ! Par ailleurs, un essai entrepris avec un Duplex dont les essieux du tronçon avaient été chargés à 18 t à l’aide de gueuses a montré que les charges dynamiques mesurées sur ces essieux porteurs étaient moindres que celles exercées par les essieux à 17 t des motrices… Si, pour le Duplex, la motorisation concentrée restera indubitablement le meilleur choix, il semble qu’elle conserve aussi un certain avenir pour les rames à un seul niveau. En Europe, où la longueur des quais est générale ment limitée à 400 m, l’optimisation de la capacité milite pour la motorisation répartie, même si celle-ci est plus délicate en maintenance. Mais si cette contrainte sur la longueur de rame s’efface, la motorisation concentrée peut alors présenter des avantages. C’est le cas, en particulier, des environnements avec présence de sable, où il est bien sûr plus facile de protéger les appareillages en les regroupant sur des motrices stricto sensu que l’on peut équiper de centrales de filtration…

8. L’architecture articulée des rames françaises est-elle plus agressive pour la voie ?

La rame articulée a beaucoup de vertus. Elle minore la résistance à l’avancement provenant du roulement et celle liée à l’aérodynamisme, ce qui diminue déjà la dépense énergétique alors que la puissance à installer à bord du train va rie comme le cube de la vitesse. Elle offre aussi une meilleure sécurité en cas de déraillement. Mais un autre avantage non négligeable de la rame articulée est son « grand » bogie. Avec un empattement de 3 m, celui-ci va moins abîmer la voie, à grande vitesse, qu’un bogie d’empattement 2,50 m comme celui des ICE, qui est justement tenu par quatre amortisseurs anti-lacets parce qu’il tend plus facilement à manifester de l’instabilité. En outre, le bogie à empattement court subit certainement davantage de contraintes mécaniques, ce qui n’est bon ni pour la voie ni surtout pour les essieux. La rame articulée qui, de surcroît, compte moins de bogies qu’une rame conventionnelle d’égale longueur, devrait donc à l’évidence moins fatiguer la voie…

9. À 360 km/h, la voie ballastée sera-t-elle encore acceptable ?

À 350 km/h, on s’approche très probablement des limites de la voie ballastée. D’après l’expérience de RFF sur la ligne à grande vitesse Est-européenne, des difficultés apparaîtraient dès 320 km/h. La vitesse peut être assurément l’un des facteurs intervenant dans la dégradation plus rapide des voies de cette ligne nouvelle, mais est-ce le seul ? Rien n’est moins sûr… Très économique à poser (à partir du moment où existent des carrières adéquates pas trop éloignées), la voie ballastée se règle facile ment, mais elle a tendance aussi à générer des « envols de ballast » avec certains types de matériels roulants. De plus, en période de neige, on ne sait pas rouler à grande vitesse sur une voie ballastée : les blocs de glace détachés des bas de caisses sous le souffle de trains croiseurs chutent entre les rails en entraînant des projections de ballast, ce qui nécessite alors l’instauration systématique de limitations temporaires de vitesse hautement préjudiciables à la régularité. La voie sur dalle, elle, coûte certes nettement plus cher à la pose, mais elle ne « bouge » pas dans le temps et son com portement dynamique reste impeccable. Sa maintenance est également beaucoup moins onéreuse. En revanche, elle nécessite une très bonne exécution de la plateforme, faute de quoi la dalle peut se fissurer ultérieurement en cas de tassements différentiels des terrains, et il ne reste plus alors qu’à tout casser…

10.La France a-t-elle vraiment besoin de rouler à 360 km/h ?

Côté RFF, l’heure n’est pas à la promotion des 360 km/h, et la Chine ne doit en aucun cas être prise comme un exemple à transposer tel quel chez nous. « Nous nous posons la question de la pertinence d’une vitesse aussi élevée pour les faibles densités d’habitants que nous connaissons en France, en dehors de Paris, explique Alain Sauvant. Ne sommes-nous pas en train d’atteindre tout simplement la limite économico-environnementale ? » Pour Alstom et François Lacôte, il en va tout autrement : « C’est un crime contre l’environnement de continuer à prendre l’avion sur des distances de 1 000 kilomètres. Les Chinois l’ont bien compris qui, après avoir essayé la sustentation magnétique, ont choisi de miser à fond sur le rail. Et ils risquent maintenant de nous passer devant… », note le directeur technique du grand constructeur. « On va bientôt rouler à 350 km/h sur Pékin – Shanghai et sur Moscou – Saint- Pétersbourg. Nous, nous avons déjà la technologie qui le permettrait. Cette technologie se trouve d’ail leurs pour partie dans les mains de nos grands équipementiers, et elle peut donc se trouver disponible pour les Chinois… » Les 360 km/h à l’intérieur de nos frontières seraient-ils aussi le prix à payer pour préserver à l’exportation l’excellence ferroviaire de la « Maison France » ?

Cet article est tiré du numéro 3301 paru le 9 mars 2011 dont voici la couverture :

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