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42)Il y a 20 ans. Naissance du train du XXIe siècle

Tous les projets en cours et les réalisations les plus récentes portent en eux les ébauches d’un matériel nécessairement européen, naturellement confortable et, pourquoi pas, pendulaire. Survol de quelques innovations de cette fin de siècle qui dessinent le profil du train de demain, tant voyageurs que fret. Le siècle prochain sera-t-il celui du train ?

« Le train sera le mode de transport du XXIe siècle, s’il survit au XXe siècle. » La prophétie de Louis Armand, ancien directeur général de la SNCF, reste juste aujourd’hui. Elle témoigne des nuages qui s’amoncelaient déjà, à l’époque, sur le chemin de fer, alors mode de transport dominant. Depuis, la route l’a supplanté sans parvenir à l’abattre. En cette fin de siècle, c’est au tour de la route d’être menacée par l’engorgement, la pollution et sa gourmandise énergétique.

De son côté, resté longtemps prison nier de son histoire, le rail s’adapte et tente de combler son retard. Comment s’esquisse alors ce train du XXIe siècle ? Les développements se multiplient dans différents pays, dans le transport urbain, le fret et la grande vitesse. Des trains-serpents au nez en bec de canard du Japon au futur ICE3M allemand ou à un éventuel TGV NG pendulaire, les projets ne manquent pas. Difficile pourtant de savoir ce que demain nous réserve. Un exercice auquel va pourtant se livrer, lors du congrès Rail 21, à Strasbourg du 19 au 22 mai, un aréopage d’experts, venus des compagnies et des industries ferroviaires de la planète. Après un rapide passage en revue des projets actuels, force est de constater que, loin des utopies évoquées jadis, le train du XXIe siècle ressemblera cruellement… aux trains d’aujourd’hui ! Exit un train dans un tunnel sous vide, les wagons super-larges ou le train flottant sur l’air. Le prochain train sera plus sage, même s’il adopte parfois, comme au Japon, des formes futuristes liées à des soucis plus aérodynamiques qu’esthétiques. Au Japon justement, et en Allemagne, la sustentation magnétique – long temps donnée comme la technique du XXIe siècle – ne permettra des circulations commerciales que bien après 2000. Une fois achevée la construction des seules lignes décidées à ce jour : Berlin Hambourg et peut-être, l’épine dorsale du Japon. Quelques centaines de kilomètres de voies magnétiques qui ne bouleverseront pas, dans l’immédiat, un paysage mondial sillonné de milliers de kilomètres de voie ferrée. La force du rail réside aussi dans le poids de son réseau, assurant encore quelques beaux jours au bon vieux couple roue-rail… s’il parvient à augmenter sa productivité face à la route. Au siècle prochain, la voie elle-même devrait être assez peu modifiée. Les innovations devraient plutôt concerner le matériel et son exploitation. Sauf du côté de la signalisation. En Europe, unifier le « contrôle-commande » des trains grâce à l’ERTMS ETCS constitue l’un de plus vastes chantiers ferroviaires de cette fin de siècle. Il aura à résoudre le puzzle actuel d’une vingtaine de techniques recensées rien qu’en Europe, toutes incompatibles. L’ERTMS, que testent actuellement trois pays – mais bientôt sept ou 10 – se présente comme l’espéranto ferroviaire et la solution à un double problème : faciliter le transit des trains entre les réseaux, seul gage d’un redéploiement du trafic ferroviaire, et standardiser les équipements pour réduire leurs coûts. Pas d’unification, en revanche, côté électrification, où les investissements à consentir pour changer sont si élevés que chaque pays conserve l’existant. Exception faite des Pays-Bas qui envisagent sérieusement, au siècle prochain, un changement radical de leur mode d’alimentation électrique, devenu insuffisant face à l’accroissement du trafic. De l’analyse des prototypes ou des matériels récents d’Europe émergent trois tendances : un train encore plus « vert », une facture plus européenne et le confort du voyage. Qui dit « train égale écologie » doit maîtriser la dépense d’énergie et minimiser l’impact sur l’environnement. Face à ces défis majeurs, le fer possède des atouts certains. Ils sont encore à valoriser. Réduire le bruit fait ainsi l’objet d’importants programmes de recherche. Et l’intégration paysagère est devenue un critère incontournable d’études de lignes ou de gares. Quant aux trains au gaz allemand ou français, ils constituent des pistes d’avenir. Même s’il deviendra difficile d’attribuer, à l’avenir, une nationalité précise à des trains construits par des industriels devenus des groupes d’envergure mondiale. TGV ou locomotives intègrent déjà des composants de plusieurs pays. Issus de vastes montages industriels, le train comme produit supranational voit ce principe renforcé par une modularité devenue omniprésente chez les constructeurs. Cependant, beaucoup de « vieux » trains circuleront encore le siècle prochain dans ce secteur à long cycle de vie. Et il va devenir urgent de les remplacer, tant en France qu’à l’étranger, pour séduire les clients et éviter que l’industrie disparaisse. Une politique que l’Allemagne a bien comprise. Car pour plaire, les trains du XXIe siècle devront aussi être plus confortables. Ceci commencera dès l’achat du billet. Les derniers-nés des télécoms, de la monétique et du multimédia s’associeront pour permettre de choisir le « bon » train. Enjeu majeur pour l’avenir du rail, ceci représente un défi aussi complexe que de rouler à 500 km/h, objectif avoué de tous les grands réseaux. D’où cet essor du pendulaire, gagneur de temps comme de confort.

Mais, au XXIe siècle le plus surprenant viendra du concept de « train de trains ». Testé en Allemagne ou en Suisse sur des locomotives classiques et des CargoSprinter, ce principe autorise une traction synchronisée par différentes machines, dans un long convoi de plusieurs trains attelés. Déjà pratiqué aux USA, il pourrait apporter aux lignes européennes – en conservant leur débit élevé – une plus grande efficacité sur le transport à longue distance le long d’axes chargés. Par exemple, pour du fret sur un corridor.

Si cette nouveauté ne révolutionne pas, en apparence, l’allure habituelle du train, elle constitue pourtant une évolution majeure et accroît les performances. Car, au siècle prochain, apparaîtra un redoutable concurrent du transport guidé : le « train » de voitures ou de camions circulant automatiquement en convois guidés grâce à l’« autoroute intelligente ». Une vraie menace pour le train du XXIe siècle.

Fret : l’avenir passe par le train de trains

La croissance des échanges des biens en Europe n’a pas bénéficié au fer. Pire, il a même perdu des parts de marché alors que le trafic routier explosait. Et celui-ci devrait encore doubler au XXIe siècle. Accroître sa productivité constitue donc un enjeu vital pour le fret ferroviaire. Or la pertinence économique majeure du train réside dans l’acheminement entre deux points de gros volumes. L’avenir du rail passe donc par une concentration d’un trafic de plus en plus diffus, ce qui favorise le camion et sature les axes autoroutiers. Wagons plus légers emportant plus de charge, wagons « intelligents » parce que bourrés d’électronique, suivi par satellites et triage automatisé formeront l’ossature du train de fret de demain. À ces innovations déjà connues s’ajoutent des pistes originales récentes que mettait en évidence – parmi de nombreux autres points – la conférence mondiale organisée par l’Erri (European Rail Research Institute), en février 1998 à Paris, sur la productivité du fret. Une occasion inédite pour le fret à l’américaine et le fret européen de confronter leurs expériences et projets. Et malgré de notoires différences entre les convois des deux continents (tonnage, longueur, vitesse, attelage…), les objectifs visés de chaque côté de l’Atlantique présentent certaines similitudes. Comme en ce qui concerne le freinage électronique. Les Américains ont – grâce à des tests en vraie grandeur comme chez BNSF depuis 1994 – acquis une réelle expérience et la conviction de réaliser grâce à lui de substantielles économies. Numéro un aux ÉtatsUnis du transport ferroviaire, BNSF a ainsi décidé l’an dernier d’en équiper ses trains : remplacer la commande pneumatique habituelle par l’électronique lui évite les à-coups de freinage, source de performance moindre et de ruptures d’attelage sur des trains de 120 wagons et plus. L’Europe et, particulièrement l’Allemagne (un des réseaux les plus avancés sur le fret du futur), en a, elle aussi, mesuré l’intérêt sur des trains expérimentaux. Et le Vieux Continent s’apprête aussi à adopter un frein électronique de wagon.

En Europe, un tel système sera d’au tant plus nécessaire que, au siècle prochain, la longueur des trains, actuellement limitée à 750 m, pourrait être dépassée. Un sujet qui a déjà fait l’objet, en Suisse, en Allemagne et en France, d’investigations poussées quoique discrètes. Et une fois résolu le problème des voies d’évitement devenues trop courtes, ces super-convois offriront aux opérateurs une productivité inégalée. Si l’on y associe l’attelage automatique – comme le ZAK de la DB – et le pilotage par radio de multiples locomotives d’un train comme celui testé en Allemagne et en Suisse, on arrive au « train de trains » que conduirait un simple équipage. Ce système grouperait sur un seul voyage des convois d’origine ou de destination différentes, associés ou dissociés en peu de temps, avec même leurs engins de traction, et il intéresse beaucoup de réseaux européens et des opérateurs de transport combiné. Cars sa logique économique paraît plus évidente que sur des routes roulantes ou autres autoroutes ferroviaires que seule une politique volontaire des États permet de rentabiliser.

Pendulaire : tous y viennent

Pendulaire ou pas pendulaire, le train du XXIe siècle ? La question se pose légitimement au vu des efforts déployés, tant par les réseaux que chez les constructeurs pour développer cette technique. D’ici quelques années, chacun des grands groupes dispo sera d’une ou plusieurs techniques. La suspension pendulaire sera proposée en option sur les matériels sauf, bien sûr, ceux auxquels elle n’est pas destinée : matériels urbains ou de fret, véhicules à deux niveaux – pour le moment. L’engouement de cette fin de siècle pour le tilting est-il passager ou durable ? Facteur d’économie sur les investissements, le pendulaire, en Amérique, en Europe ou en Asie, est plus que le simple « gadget technique ». Un statut auquel le manque de performances des systèmes de commande l’avait longtemps cantonné. Mais il ne devient pas pour autant la panacée. En résumé, le pendulaire permet de mieux valoriser un réseau ferré existant en attendant que des infrastructures nouvelles – pour de la grande vitesse ou désengorger un axe – soient réalisées. Car leurs coûteux investissements induisent d’en étaler la construction. Et même après la réalisation, un tel système constitue un complément utile pour desservir les villes qui doivent y être raccordées. Choix délibéré d’une Italie visionnaire, le pendulaire a aussi gagné ses galons en Suède, en Espagne, au Canada, en Allemagne, au Japon… Adopté tant sur le matériel à grande vitesse que régional, il constitue même parfois le credo de réseaux vastes et peu enclins à de fortes dépenses d’infrastructure comme en Norvège, en Europe centrale ou aux États-Unis.

Chacun des constructeurs développe ou peaufine donc sa propre technique d’inclinaison de caisse, gage de gains en vitesse comme en confort des passagers. Derrière Fiat, référence du secteur qui, en rachetant SIG, a étendu sa gamme à la génération montante, le pendulaire à vérin électrique, se profilent tous les autres. Adtranz, avec au moins deux techniques au catalogue, Bombardier qui a construit un seul système avec plusieurs développements, Alsthom qui joue Fiat et Bombardier en attendant d’avoir son propre système. Et même Siemens qui, malgré sa collaboration étroite avec Fiat, pour suit ses propres recherches. Le pendulaire sera bientôt partout, même sur un TGV, un ICE…

Et, progrès de l’électronique de com mande aidant, il pourrait donner naissance, au siècle prochain, à des systèmes de stabilisation de caisse agissant sur d’autres degrés de liberté du train que son roulis. Comme son maintien transversal, par exemple, toujours pour gagner en confort.

Motorisation répartie : la France fait de la résistance

La motorisation des trains comporte une évolution claire – bien que discrète – entre le début et la fin de notre siècle. La disposition classique et simplissime d’un train où la locomotive, en tête, tire voitures ou wagons remorqués risque de ne plus avoir cours au XXIe siècle, même sur les trains de fret.

Déjà, l’électricité a simplifié la circulation des trains en banalisant la marche avant et arrière sur une locomotive. De nos jours, celle-ci se trouve en tête comme en queue du convoi. Ou bien encore, deux motrices peuvent encadrer une rame de remorques, comme sur les TGV (Atlantique, Réseau, Duplex, Thalys), les ICE 1 et 2 ou l’ETR 500. Même si un tel schéma se complique un peu avec des remorques motorisées ou quand deux rames circulent accouplées.

La desserte des villes ou de leur périphérie a, elle aussi, banalisé la notion de motrice, que ce soit avec les tramways ou les rames de banlieue. Sur le matériel récent, il n’y a plus de motrice proprement dite. Seul le bogie – voire simplement l’essieu – reste moteur dans un véhicule où les équipements techniques se font plus petits, plus discrets, s’éparpillent sur le toit ou en soute pour laisser place nette aux passagers. Une tendance également suivie pour le diesel où les matériels récents comportent plusieurs moteurs plus petits.

Poussée par l’accroissement tant en performance qu’en compacité des moteurs électriques et par l’amélioration de leur pilotage synchronisé, la motorisation répartie a gagné les automotrices rapides comme, en Italie toujours, les ETR de la famille des 460 ou, dans le reste de l’Europe, plusieurs récentes commandes de rames chez les constructeurs Alsthom, Siemens ou Adtranz.

En France, la grande vitesse s’est, jus qu’à présent, refusée à adopter cette motorisation répartie en dépit de ses meilleures performances en adhérence. Ce parti pris plus économique que technique se fonde sur le coût de maintenance élevé induit par l’architecture répartie. Pourtant, la DB a choisi cette disposition sur son nouvel ICE 3. Et certains constructeurs l’adoptent maintenant systématiquement – comme Adtranz avec ses automotrices Crusaris – car elle permet de choisir librement un taux de motorisation dans une gamme selon le souhait du client. Et donc le prix final de la rame.

Mais la motorisation répartie· a égale ment son pendant en matériel hétérogène : c’est la motorisation multiple, qui va aussi se multiplier en Europe. Les Suisses, les Allemands ainsi que les Français ont déjà conduit des essais où la locomotive de tête commande une ou plusieurs locos esclaves réparties dans le convoi. Utile pour passer des cols ou donner du punch à des convois lourds, cette technique bien rodée dans d’autres réseaux du monde (USA, Australie, Afrique du Sud) pour rait aussi changer l’allure du train du XXIe siècle.

Billettique : le multimédia dope les guichets

Comment prendra-on le train au XXIe siècle ? La réponse passe par un peu de science-fiction. Choisir son voyage en train, cela se fera d’abord de chez soi. Grâce aux performances des moyens de communication de demain (Internet ou autres), le client consultera les propositions de voyages sur les terminaux du foyer : téléphone à écran, ordinateur familial ou télévision interactive. Consultation agrémentée au besoin d’une présentation par « réalité virtuelle ». Et le paiement s’effectuera directement par carte bancaire sécurisée. Ceux qui le désirent iront choisir au guichet de la gare du XXIe siècle. Grâce à sa carte à puce personnelle posée sur le comptoir numérique – qui garde en mémoire nom, préférences et derniers voyages effectués – le client dialogue avec un vendeur qui connaît ses habitudes. Et qui proposera, outre les combinaisons d’horaires et de prix, les images de l’aménagement du train, de la destination choisie et l’interconnexion avec les autres services : transporteurs, hôteliers… À moins que ce client n’ait utilisé l’un des terminaux à reconnaissance vocale qui veillent en gare. Rapide, disponible, ce système comprendra enfin toutes les voix après de longues années d’essai. Mais il reste parfois moins efficace qu’un opérateur humain si le client est indécis. Le bon vieux billet subsistera pour ceux qui souhaitent avoir en main une preuve tangible de leur voyage. Pour les autres, la carte à puce utilisée au guichet, chez soi ou au terminal, suffira. À bord de la rame, la présentation de ce témoin électronique vérifiera le choix du train, indiquera la place réservée ou aidera à choisir une place libre. Acheter une boisson, un repas ou un journal se fera aussi grâce à ce sésame électronique qu’un simple effleurement par l’ordinateur du personnel de bord suffira à contrôler. À bord de certains trains, cette validation sera même réalisée automatiquement par le lecteur du siège. Lui-même pourvu d’une télévision, de prises de télécoms, d’informations sur les services à bord et sur les correspondances. La carte à puce personnelle permet de savoir à tout moment où sont les bagages enregistrés par le client depuis son domicile. Car depuis la fin du siècle dernier, au moins en France, ils voyagent séparément. Parfois même par la route…

Construction : un puzzle s’assemble en Europe

Une chose est sûre, le train du XXIe siècle sera en Europe de moins en moins le train d’un seul pays. Même si l’exemple du TGV souffre d’exceptions dues à ses succès à l’export, il reste pour beaucoup un train français comme l’ICE est allemand, le X 2000 suédois et l’ETR italien.

Mais l’avenir sera moins caricatural. S’inspirant du consortium aéronautique Airbus, des projets existent déjà dans les cartons des constructeurs lorsqu’ils assemblent des produits construits dans leurs différentes usines internationales car ils sont pour la plupart des groupes mondiaux. Et les nouveaux matériels qu’ils produisent sont pensés pour un marché international. Avec, à la clé, la relative spécialisation des sites de production ou une organisation découpée par produits et non plus par pays. Plus convaincant que l’Eurotrain de GEC Alsthom et Siemens, bâti par juxtaposition de deux techniques pour répondre à des besoins à l’export (l’Eurotrain est destiné au marché taïwanais), le train du XXIe siècle sera sûrement très européen. Au-delà de coopérations ponctuelles entre grands groupes ou avec leurs sous-traitants, une notion influencera directement l’européanisation du train du XXIe siècle : la modularité. Pratiquée maintenant à outrance par les constructeurs pour concevoir les matériels, elle leur permet déjà d’élaborer des gammes aussi adaptables que possible à différents pays tout en conservant les acquis des études et com mandes précédentes. Et ainsi de dimi nuer les coûts.

Appliquée en cascade sur les ensembles, sous-ensembles et éléments, elle « standardise » donc les éléments techniques tout en offrant, sur l’apparence et l’aménagement des véhicules, des réponses proches des souhaits de chaque opérateur, de son designer ou de ses clients. Et elle permet de maîtriser les coûts et les délais de la maintenance. Cette organisation de la production se reproduit à l’échelle de plusieurs pays par le transfert du développement des sous-ensembles à des industriels spécialisés, disposant de la taille et de l’expérience suffisantes. À l’image de Faiveley, de tels sous-traitants seront de moins en moins les sociétés d’un seul marché national. Et de moins en moins nombreux. Cela conduira, comme en automobile ou en aviation, à des combinaisons industrielles internationales inédites où un module pourra être fabriqué par des fournisseurs différents. À l’inverse, plusieurs constructeurs pourront utiliser le produit d’une même société sur leurs matériels.

Contrôle-commande : l’ERTMS abolit les frontières

L’ERTMS (European Rail Traffic Management System) existe officiellement depuis 1995. Mais les préparatifs du futur système de contrôle-commande et d’Europe ont commencé bien avant et il reste encore beaucoup à faire sur cet immense chantier avant d’aboutir à l’harmonisation européenne. Ce constat figurait en prélude, en avril dernier, d’un passionnant symposium consacré au sujet. Un congrès organisé par l’UIC à Tokyo, en association avec les chemins de fer japonais. Car l’ERTMS ETCS (European Train Control System) suscite aussi un intérêt soutenu hors d’Europe. Le Japon, avec l’ATACS, ou l’Amérique avec l’AATC jettent, eux aussi, les bases de leur signalisation du futur. L’ERTMS sert aussi d’exemple avec son objectif d’harmoniser les systèmes existants tout en utilisant le nec plus ultra des techniques du domaine. En conjuguant les expériences de plusieurs réseaux et industriels d’Europe comme l’auto-localisation des véhicules, la transmission radio sécurisée et l’exploitation de ligne en toute sécurité et à haut débit grâce aux cantons déformables. Les études et tests de l’ERTMS figureront parmi les plus aboutis du domaine de la signalisation. Ses trois niveaux autorisent des performances variables et différentes conditions d’exploitation. Le niveau 1 utilise de classiques balises et une transmission ponctuelle des données. Le niveau 2 reste géographiquement fixe mais avec transmission continue. Le niveau 3, en conjuguant calcul automatique de la position du mobile et signalisation transmise par radio, est aussi le plus performant. Il nécessite aussi le moins d’équipement fixe, ce qui le destine aussi bien aux lignes très chargées qu’aux lignes secondaires où les coûts d’équipements doivent être réduits. Autour de l’ERTMS, seul système commun à différents pays mais compatible avec leurs anciens équipements grâce à des interfaces spécifiques (STM), gravitent également d’autres projets tout aussi complexes. Qu’ils soient intégrés à l’ERTMS comme de bâtir une interface homme-machine (MMI, Man Machine Interfac) harmonisée entre cabines de conduite des réseaux. Ou qu’ils soient simplement associés à l’ERTMS, comme les télécommunications et Eirine, la nouvelle norme radio sol-train numérique adaptée au ferroviaire (GSMR).

Lancé initialement par l’Union européenne, l’ERTMS a longtemps existé seulement sur le papier avant de passer, en 19971998, à la phase concrète dans trois pays : la France (sur le barreau TGV en Île-de-France près de Marne-la-Vallée et la ligne Tournan MarlesenBrie), l’Allemagne (entre Jüterborg et Luwigsfelde, sur la ligne Berlin Halle/ Leipzig), l’Italie (sur la ligne Firenze Arrezzo). Sans oublier l’Espagne où ont été validés des équipements de constructeurs et qui projette d’équiper aussi son propre site d’essai, tout comme les PaysBas, la Belgique, la Suisse. Celle-ci testera l’ERTMS entre Lucerne et Olten. Le triumvirat initial est maintenant largement étoffé. Et le nord de l’Europe comme les pays à l’est s’y mettent aussi : Autriche et Hongrie figurent en première ligne pour équiper Vienne Budapest, un lien lancé avec l’ETCS. En attendant, plusieurs locomotives circulent depuis quelques mois ou juste quelques semaines près de Paris, Florence ou Berlin avec, à bord, les premiers boîtiers électroniques de la signalisation européenne de de main. Des tests qui se poursuivront au moins pendant un an avant de servir d’ossature et de cerveau au train du XXIe siècle.

Cet article est tiré du numéro 2647 de La Vie du Rail paru le 20 mai 1998 dont voici la couverture :