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71)Trois générations de TGV Méd (cet article a été publié dans La Vie du Rail il y a 18 ans)
Des rames orange devenues bleues, aux nouveaux Duplex en passant par les Réseau, c’est toute la famille des TGV qui pourra emprunter la ligne nouvelle. Malgré une indiscutable évolution, le matériel garde la même architecture de base et un air de famille prononcé. Un peu de généalogie.
Le matériel TGV : une famille unie
L’histoire du matériel roulant TGV se présente comme une succession de changements dans la continuité. En effet, alors que les équipements de traction n’ont aujourd’hui plus grand-chose à voir avec ce qu’ils étaient lors de la conception des rames orange et que l’informatique de bord s’est généralisée à partir du TGV Atlantique, tous les trains à grande vitesse de la SNCF reprennent la même architecture de base : un élément indéformable dont la charge par essieu ne dépasse pas 17 t, composé de deux motrices encadrant une rame articulée de remorques, reliées deux à deux par un anneau d’intercirculation sur un bogie. Des « motrices » qui sont en fait de véritables locomotives, alors que les « remorques » d’extrémité des TGV PSE et des Eurostar possèdent un bogie moteur. La plupart des versions comptent huit remorques, mais ces dernières sont au nombre de 10 dans le TGV Atlantique et de 18 sur Eurostar.
Les éléments étant indéformables, la capacité est doublée en couplant deux éléments, opération rendue possible par la présence d’un attelage automatique Scharfenberg dans le nez de chaque motrice. Et si tous les éléments de huit remorques ont le bon goût de mesurer 200 m presque tout rond, c’est que pour toutes les remorques de TGV, même rétrécies au gabarit britannique (Eurostar) ou enrichies d’un deuxième niveau (TGV Duplex), deux dimensions restent immuables : la longueur des caisses, dictée par l’entreaxe des bogies (14 m sous les motrices, 18,7 m sous les remorques) et l’empattement de ces bogies, optimisé à trois mètres pour une meilleure stabilité aux grandes vitesses.
Destinés à emprunter les lignes à grande vitesse, électrifiées en 25 kV, 50 Hz, les TGV desservent aussi d’autres lignes électrifiées, que ce soit en 25 kV ou en 1,5 kV continu. C’est pourquoi les TGV sont au moins bicourant, voire tricourant ou quadricourant pour ceux qui pénètrent sur les réseaux étrangers.
On a coutume de distinguer trois générations de matériel roulant électrique à grande vitesse, dont les principes fondamentaux ont été testés sur le turbotrain TGV 001 de 1972. La première génération a été produite par Alsthom et Francorail entre 1978 et 1985 pour la desserte de la ligne à grande vitesse entre Paris et Lyon : ce sont les TGV PSE (Paris Sud-Est), dont la rénovation s’achève ces joursci. La motorisation synchrone et l’apparition de l’informatique de bord ont donné naissance chez GEC Alsthom à la deuxième génération, représentée par le TGV Atlantique (1988-1992) et ses dérivés, l’AVE espagnol (1992-1996) et le TGV Réseau (1993-1996), dont le Thalys PBA (Paris – Bruxelles – Amsterdam) de 1996 est très proche.
Parallèlement à la deuxième génération sont développées deux versions internationales du TGV, l’Eurostar à motorisation asynchrone pour les services transmanche (1993-1994) et le Thalys PBKA (Paris – Bruxelles – Köln – Amsterdam) quadricourant, dont les motrices ont été redessinées. Ces motrices sont techniquement très proches de celles qui équipent la troisième génération, celle du TGV Duplex (produit par Alstom depuis 1995), qui innove avec ses remorques à deux niveaux. Avec un parc SNCF qui dépasse les 300 éléments et s’enrichira d’au moins 22 trains supplémentaires suite à la commande passée l’automne dernier, la grande famille TGV est là pour durer, comme le prouve la rénovation récente des plus anciennes rames.
Mais pour ce qui est des commandes futures, l’architecture du TGV, à motorisation concentrée, est maintenant concurrencée par les rames à motorisation répartie, que ce soit le futur AGV d’Alstom ou l’ICE 3 de la concurrence.
La première génération
TGV PSE (Paris Sud-Est)
© Christophe RECOURA/LVDR
Présents sur le Sud-Est depuis l’ouverture de la première ligne à grande vitesse en 1981, les TGV PSE assurent depuis 20 ans un service efficace en parcourant plus de 400 000 km par an. Réalisé sur un design de Jacques Cooper, ce premier TGV a marqué son époque avec sa couleur orange et son aérodynamisme. Matériel pionnier de la grande vitesse pure avec son record à 380 km/h, le TGV PSE a aussi démocratisé la grande vitesse commerciale, passant de 260 km/h à son lancement à 270 km/h deux ans plus tard. Il a subi d’inévitables modifications au cours de ses premières années, dont la plus remarquée par les voyageurs a été le remplacement de la suspension secondaire à ressorts, un peu « raide », par une suspension pneumatique à partir de 1986.
Au milieu des années 1990, alors que le poids des millions de kilomètres commençait à peser sur les TGV PSE, l’échéance de l’ouverture de la LGV Méditerranée se précisait. L’heure était donc venue pour les établissements industriels matériel (EIM) de Bischheim, Hellemmes et Romilly de rénover la première génération de TGV : après les 65 éléments concernés par la Rénovation 1 (1996-1998), 42 éléments ont bénéficié de la Rénovation 2, encore plus poussée, entre 1999 et 2001. Le confort a été accru selon un design inspiré par Roger Tallon avec une ambiance lumineuse modulable à deux niveaux d’éclairement (une position éteinte pour les voyages en soirée et un éclairage individuel orientable), une augmentation du pas des sièges de 8 cm en 2e classe (le pas minimal passant à 920 mm en 2e à 1 050 en 1re) et l’installation de clayettes à bagages situées entre les sièges au centre des voitures, les portebagages passant à deux niveaux. Avec la généralisation du téléphone portable, le matériel rénové a été le premier équipé d’espaces « communication » permettant de téléphoner sans gêner les autres voyageurs. Les voyageurs de 1re classe bénéficient en plus, de prises de courant pour l’alimentation des ordinateurs portables ou la recharge des téléphones mobiles. Les aménagements ont été diversifiés avec, en plus du bar redécoré, deux espaces de distribution automatique, un espace consommation et un espace famille de 16 places.
Composition du PSE
Éléments M + 8R + M
UM de deux éléments possibles
Longueur hors-tout : 200,19 m
Caisse : structure acier
Largeur : 2,814 m
Bogies : 6 bogies moteurs 7 bogies porteurs
Places assises : 342 dont 66 en 1re classe
Tension nominale : bicourant 1,5 kV c.c et 25 kV 50 Hz
Puissance sous 25 kV : 6 450 kW
Moteurs de traction : 12 x 537 kW à courant continu
Convertisseurs : à thyristors
Vitesse commerciale : 300 km/h
Masse en ordre de marche : 385 t
Parmi les TGV rénovés, 89 éléments bicourant ont été rendus aptes à circuler à 300 km/h sur la ligne nouvelle Méditerranée, équipée de la TVM 430, ce qui implique une modification du rapport d’engrenage, un renforcement de la réfrigération du transformateur principal, l’installation d’une ventilation forcée pour les moteurs de traction et de freins haute puissance à disques seuls. Officiellement, la dernière rame orange a quitté Paris pour Hellemmes le 22 mars dernier, mais c’est le 22 mai que la « vraie » dernière arrivera à Bischheim.
Au total, 109 TGV PSE ont été produits, dont 101 bicourant et huit tricourant pour les liaisons vers la Suisse (sauf Genève), rejoints par un neuvième obtenu par transformation d’un élément bicourant. Depuis la fin des livraisons, un TGV bicourant a été perdu dans l’accident au passage à niveau de Voiron, un autre a été transformé en TGV postal et un dernier, rebaptisé P01, a été successivement équipé de dispositifs de pendulation Fiat et Alstom, testés entre 1998 et 2000.
La deuxième génération
TGV Atlantique
© Christophe RECOURA/LVDR
Dans le domaine de la traction électrique, la décennie 1980 a été marquée par la mise au point de la traction synchrone autopilotée et par l’arrivée des convertisseurs à semi-conducteurs GTO. Parallèlement, les progrès de la microinformatique rendaient envisageable l’utilisation de celle-ci dans le contrôle des auxiliaires et l’aide à la conduite des trains. Ces innovations, qui tombaient à point nommé pour la mise en service de la LGV Atlantique, ont contribué au développement d’une deuxième génération de trains à grande vitesse, équipés de la motorisation synchrone, du réseau informatique Tornade pour la gestion centralisée des auxiliaires par la mise en réseau des ordinateurs des remorques, et du SIAC (système informatique d’aide à la conduite). Les TGV Atlantique se distinguent des rames PSE par leur composition, qui passe de huit à 10 remorques, par leur livrée grise, qui s’est depuis imposée au matériel roulant à grande vitesse de la SNCF, et par ses aménagements intérieurs, aux espaces diversifiés (en particulier en 1re classe). Et à partir du TGV Atlantique, les moteurs sont à ventilation forcée.
Composition du TGV A
Éléments M + 10 R + M
UM de deux éléments possibles
Longueur hors-tout : 237,59 m
Caisse : structure acier
Largeur : 2,904 m
Bogies : 4 bogies moteurs 11 bogies porteurs
Places assises : 485 dont 116 en 1re classe
Tension nominale : bicourant 1,5 kV c.c et 25 kV 50 Hz
Puissance sous 25 kV : 8 800 kW
Moteurs de traction : 8 x 1 100 kW, synchrones triphasés
Convertisseurs : à GTO
Vitesse commerciale : 300 km/h
Masse en ordre de marche : 444 t
Autorisés d’emblée à 300 km/h, les 105 TGV Atlantique ont été mis en service en 1989 et 1990. L’un d’eux détient le record du monde de vitesse sur rail avec 515,3 km/h.
TGV Réseau
Livré entre 1993 et 1996, le TGV Réseau a fait ses premiers tours de roues sur la LGV Nord dès 1993. Dérivé du TGV Atlantique, il en reprend la motorisation et certains éléments d’aménagement intérieur. En matière de composition, le TGV Réseau renoue avec les huit remorques du TGV PSE. Comme son nom l’indique, le TGV Réseau est appelé à circuler sur toutes les lignes du réseau français à grande vitesse. Sur les 80 éléments livrés, 30 sont tricourant et se retrouvent d’une part sur les dessertes TGV vers Turin et d’autre part en direction de la Belgique.
Composition du TGV Réseau
Éléments M + 8R + M
UM de deux éléments possible
Longueur hors-tout : 200,19 m
Caisse : structure acier
Largeur : 2,904 m
Bogies : 4 bogies moteurs 9 bogies porteurs
Places assises : 377 dont 120 en 1re classe
Tension nominale : bicourant 1,5 kV c.c et 25 kV 50 Hz ou tri courant 1,5 kV c.c, 3 kV c.c et 25 kV 50 Hz
Puissance sous 25 kV : 8 800 kW
Moteurs de traction : 8 x 1 100 kW, synchrones triphasés
Convertisseurs : à GTO
Vitesse commerciale : 300 km/h
Masse en ordre de marche : 383 t
Eurostar
Destinées aux liaisons entre la Grande-Bretagne et la France ou la Belgique, les rames Eurostar doivent satisfaire aux exigences de la circulation sur ligne à grande vitesse, mais aussi à celles liées au passage à travers le tunnel sous la Manche ou sur ligne classique, y compris sur des lignes britanniques au gabarit étroit et électrifiées en 750 V continu par troisième rail latéral.
Ceci explique quelques curiosités comme la possibilité de couper en deux une rame de 18 remorques en cas de détresse dans le tunnel, ou encore la forme spéciale du bas des caisses due à la hauteur des quais britanniques. Au niveau de la traction, Eurostar se singularise au sein de la famille TGV par l’emploi d’une motorisation asynchrone. Les premiers Eurostar sont entrés en service fin 1994 entre Londres et Paris ou Bruxelles. 38 éléments ont été livrés, mais quatre des sept éléments de 14 remorques destinés aux services vers des destinations nord de Londres sont encore inutilisés.
Composition d’Eurostar
Éléments M + 18R + M
Longueur hors-tout : 393,72 m
Caisse : structure acier
Largeur : 2,814 m
Bogies : 6 bogies moteurs 18 bogies porteurs
Places assises : 678
Tension nominale : tricourant 750 V c.c, 3 kV c.c et 25 kV 50 Hz certaines rames sont modifiées 1,5 kV c.c
Puissance sous 25 kV : 12 240 kW
Moteurs de traction : 12 x 1 100 kW, asynchrones triphasés
Convertisseurs : à GTO
Masse en ordre de marche : 752,4 t
Thalys
Seize trains à grande vitesse livrés en 1996-1997 pour assurer les liaisons entre la France, le Benelux et l’Allemagne arborent la livrée rouge « Thalys » commune à la SNCF, la SNCB, les NS et la DB. Elles offrent aussi un aménagement intérieur étudié spécialement par l’agence néerlandaise Total Design. Techniquement, les 10 Thalys PBA sont des TGV Réseau tricourant aptes à circuler sur les réseaux ferrés classiques belge et néerlandais. Les six autres, dits PBKA, sont d’une version quadricourant, capables aussi de circuler en Allemagne.
Curiosité : les PBKA sont dotés de motrices dont la partie mécanique est identique à celle des TGV Duplex.
Composition de Thalys
Éléments M + 8R + M
UM de deux éléments possibles
Longueur hors-tout : 200,19 m
Caisse : structure acier Largeur : 2,904 m
Bogies : 4 bogies moteurs 9 bogies porteurs
Places assises : 377 dont 120 en Confort 1
Tension nominale : tricourant 1,5 kV c.c, 3 kV c.c et 25 kV 50 Hz (PBA) ou quadricourant avec 16 2/3 Hz (PBKA)
Puissance sous 25 kV : 8 800 kW
Moteurs de traction : 8 x 1 100 kW, synchrones triphasés
Convertisseurs : à GTO
Vitesse commerciale : 300 km/h
Masse en ordre de marche : 383 t
La troisième génération
TGV Duplex
© Christophe RECOURA/LVDR
Pour mettre au point le TGV à deux niveaux, plus connu sous l’appellation Duplex, il a fallu user de mille ruses afin d’offrir 40 % de places assises en plus pour la même longueur qu’un TGV PSE, sans dépasser une masse à l’essieu de 17 t. Si le passage d’une structure acier à une structure aluminium a joué un rôle fondamental dans la « chasse aux kilos », aucun détail n’a été oublié : l’emploi d’axes d’essieux creux et l’allègement de 200 kg des réservoirs pneumatiques de la suspension secondaire ont permis d’alléger chaque bogie d’une tonne, alors qu’une autre tonne a été gagnée sur chaque remorque de 2e classe en allégeant chaque siège de 12 kg (ce qui n’est pas négligeable, car il y en 516 par élément !). La nouvelle structure intègre aussi des zones déformables à l’arrière de la motrice et au niveau du compartiment à bagages de la remorque d’extrémité. L’efficacité de ces dispositifs de sécurité passive a été vérifiée par un crash-test.
Le TGV Duplex a conservé l’architecture de type articulé des TGV, ce qui entre autres a permis de maintenir la signature aérodynamique du Duplex au même niveau que celle d’un TGV à un niveau. L’intercirculation a toutefois été déplacée vers le niveau supérieur, qui donne accès au bar en remorque R4 (le niveau inférieur de cette remorque étant occupé par des locaux techniques).
Le design du TGV Duplex est signé Roger Tallon à l’extérieur, il se signale par les nouvelles formes de la motrice, dont la hauteur se marie avec celles des remorques à deux niveaux et dont la cabine est à pupitre de conduite central, comme pour les motrices Thalys PBKA. Question aménagement intérieur, l’amélioration est remarquable en 2e classe par rapport aux TGV précédents : le confort visuel et panoramique a été accru en plaçant la plupart des sièges en vis-à- vis autour des baies vitrées. La présence de deux niveaux a permis diversifier les espaces et un soin particulier a été apporté à la circulation des voyageurs, y compris des personnes à mobilité réduite qui disposent d’une plate-forme élévatrice en remorque d’extrémité de 1re classe. Aux 30 TGV Duplex commandés en 1991 et livrés entre 1996 et 1998 et aux 12 éléments suivants construits dans les usines Alstom et ANF Industries (Bombardier) pour l’ouverture de la LGV Méditerranée s’ajoutera entre octobre 2002 et novembre 2003 une tranche de 22 éléments commandée fin septembre 2000 pour un montant de 2,86 milliards de francs. Cette commande fait partie d’un marché portant sur un maximum de 82 éléments.
Composition du Duplex
Éléments M + 8R + M
UM de deux éléments possibles
Longueur hors-tout : 200,19 m
Caisse : aluminium
Largeur : 2,896 m
Bogies : 4 bogies moteurs
9 bogies porteurs
Places assises : 516 dont 184 en 1re classe
Tension nominale : bicourant 1,5 kV c.c et 25 kV 50 Hz
Puissance sous 25 kV : 8 800 kW
Moteurs de traction : 8 x 1 100 kW, synchrones triphasés
Convertisseurs : à GTO
Vitesse commerciale : 300 km/h
Masse en ordre de marche : 390 t
Cet article est tiré du n°2795 paru le 2 mai 2001 dans La Vie du Rail dont voici la couverture :
