Le réseau ferré européen ? Un vrai patchwork de technologies…


12/09/2022 – Par Frédéric de Kemmeter – Signalisation ferroviaire et rédacteur freelance
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Si vous pensez que le chemin de fer, c’est juste de la politique et des finances, alors vous allez souffrir. Car l’infrastructure ferroviaire, c’est avant tout de la technique nationale, laquelle est un frein à la standardisation et au rêve européen de trains sans frontières. On vous explique tout cela très succinctement.

Y-a-t-il tant de différences techniques entre les réseaux comme on le décrit souvent ? Oui et non. Certaines données techniques sont communes, mais d’autres diffèrent. La standardisation du chemin de fer sera un très long chemin, car depuis des décennies on construit du matériel roulant en fonction des caractéristiques de l’infrastructure.

Depuis 1922, existe une organisation internationale nommée Union Internationale des Chemins de fer (UIC) dont l’objectif prioritaire est l’harmonisation technique du système ferroviaire. L’UIC agit en tant qu’organisation de standardisation et a conçu un « Code UIC  » constitué des « fiches UIC », qui définissent les règles communes au niveau de la conception, de la construction, de l’exploitation et de la maintenance du système ferroviaire.

Le matériel international a donc été conçu d’après les fiches UIC pour pourvoir circuler d’un pays à l’autre, à une époque où les réseaux étaient déjà conçus avec des normes nationales. Toutes les voitures sont d’ailleurs estampillées UIC sur leur flanc, avec un cartouche définissant les pays dans lesquels cette voiture peut circuler. Mais au niveau de l’infrastructure, qu’en est-il exactement ?

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Personne n’y fait attention. Pourtant, ce cartouche est présent sur tous les véhicules ferroviaires, tant voyageurs que marchandises (photo Mediarail.be)

La voie

Nous l’avons déjà évoqué dans un post précédent. L’écartement des rails est le standard UIC 1.435mm partout en Europe mais 7 pays ont adopté un écartement différent : la Finlande, les 3 pays Baltes, l’Irlande, le Portugal et l’Espagne. Pour ces deux derniers pays qui exportent, c’est handicapant. Pour les pays baltes, cela les isole trop de l’Europe. Pour la Finlande, le pays est très excentré et n’a de frontière européenne qu’avec le nord de la Suède. Quant à l’Irlande, c’est une île sans connexions ferroviaires avec le continent.

Et les petites lignes à voies étroites ? Ce sont des chemins de fer locaux desservant un marché local, et qui n’ont pas besoin d’internationalisation ni même de connexion nationale sur de longues distances. Ils vivent en circuit fermé. Ces chemins de fer à voie étroite arrivent en général dans des gares communes avec le réseau national 1.435mm, comme par exemple Montreux, Coire ou St Gervais. Dans d’autres cas, ces réseaux locaux ont leur propre gare, comme à Stockholm pour le réseau régional Roslagsbanan, ou le Circumvesuviana, un chemin de fer suburbain situé dans l’agglomération de Naples et autour du Vésuve.

Le gabarit

Il ne s’agit pas de l’écartement des rails mais du contour maximal (largeur-hauteur) dans lequel un train doit s’inscrire, afin de ne toucher aucun élément en bord de voie, de pont ou de tunnel. Ce gabarit peut différer de quelques centimètres – voire plus -, d’un pays à l’autre, car l’architecture des quais et des ponts ont historiquement été élaborés séparément dans chaque pays. A noter qu’il y a un gabarit aussi propre au pantographe suivant le type de caténaire.

Est-ce handicapant ? Cela dépend. Les voitures estampillées UIC sont réputées pouvoir voyager dans tous les gabarits européens sans cogner quoique ce soit. L’UIC, justement, avait codifié quatre gabarits en vigueur au niveau international :

  • le gabarit GA qui sert de base du réseau ferré français (en rouge);
  • le gabarit GB dont bénéficient certaines lignes (en orange);
  • le gabarit GC pour les nouvelles lignes grande vitesse en Europe (en bleu);
  • le gabarit GB1 permettant le transport de conteneurs de grandes dimensions (non représenté).

Ces gabarits ont tous la même largeur de 3,29m, et ne diffèrent que dans les parties hautes, 4,35 m pour les GA et GB, et 4,70 m pour le GC. Ces différences de hauteurs expliquent pourquoi, par exemple, une voiture à deux niveaux d’un pays n’est parfois pas acceptée dans le pays voisin.

Les différents gabarits normalisés de ligne sont dorénavant décrits dans la norme européenne EN 15273, ce qui leurs donne une base légale.

La partie haute du gabarit, en forme de trapèze, donne actuellement des soucis pour le transport intermodal. Non pas celui des conteneurs maritimes, mais des semi-remorques, qui ont une cote de 4m de haut selon les normes routières européennes. Or, même avec un châssis de wagon le plus bas possible, les coins hauts de ces semi-remorques seraient susceptibles de dépasser légèrement le gabarit, de « cogner quelque chose », d’où la non-acceptation de ces transports sur beaucoup de lignes.

Plusieurs réseaux ont adopté un gabarit dit « P400 » sur certaines lignes importantes reliant les ports aux grands centres industriels, permettant d’accepter des trains transportant toutes les semi-remorques d’Europe.

A noter que le gabarit très élevé de certaines lignes aux USA permet d’empiler 2 conteneurs sur un wagon. C’est impossible en Europe…

Le courant de traction

Il diffère d’un réseau à l‘autre pour des choix historiques liés à l’industrie nationale et aux technologies de l’époque. 1500V continu dans la moitié sud de la France ou aux Pays-Bas, 3.000V continu en Belgique, Italie, Pologne et partiellement en République Tchèque, le courant continu était mieux maîtrisé et a constitué la base des électrifications dans les années 1910-20-30.  

Les Allemands de leur côté prirent un autre tournant technologique en adoptant le courant alternatif, en 15kV mais avec une fréquence divisée. Les Français reprirent alors fin des années 50 l’étude du courant alternatif mais avec une tension supérieure, 25kV. Au final, on se retrouva donc dans les années 60 avec l’adoption de quatre alimentations différentes en Europe : 1500V, 3kV, 15kV et 25kV. Et bien entendu quelques autres exceptions, comme le 750V continu dans le sud-est de la Grande-Bretagne.

Le problème ? Une fois qu’on a choisi, on construit tout le matériel roulant qui va avec et on ne sait plus revenir en arrière ! On a alors songé à permettre à une locomotive d’accepter plusieurs courants et tensions. Une belle idée qui abouti dans les années 60 à construire des locomotives bitensions, voire tri ou quadritensions. L’électromécanique de l’époque montrait quelques limites mais les progrès techniques des années 70 ont permis petit à petit de bien maîtriser le concept et d’alléger le poids des chaînes de traction et des transformateurs. Les Tchèques et les Français, notamment, ont utilisé – et utilisent d’ailleurs toujours -, des locomotives bitension/bicourant sur leur réseau respectif. La Belgique, les Pays-Bas, la Grande-Bretagne, l’Italie et l’Espagne aussi, avec leurs lignes à grande vitesse en 25kV.

Et aujourd’hui ? Le 25kV alternatif est devenu le courant de référence mondial là où cela s’avère pertinent. Car avec la variété de matériel roulant d’âge très différent au sein d’un seul pays, il est illusoire de vouloir convertir un réseau tout entier, même par phases successives. Les grands progrès en matière de chaîne de traction et de conversion du courant à bord de la locomotive demeure de nos jours la réponse à un prix acceptable. Ce n’est donc plus un réel problème.

La signalisation

On termine par le plus gros morceau. Si tous les réseaux mettent du rouge pour arrêter les trains et du vert pour dire « voie libre », la signalisation s’est enrichie au fil des décennies de palettes colorées propres à chaque pays, produisant une variété d’interprétations. L’apprentissage de ces interprétations ne serait pas encore trop lourd si on en croit certains conducteurs internationaux (sur Thalys ou le train Benelux Bruxelles-Amsterdam, par exemple). En revanche, ce sont les réglementations propres à chaque pays qui alourdissent la conduite internationale. Du coup, beaucoup d’opérateurs préfèrent parfois, comme à Aix-la-Chapelle, Luxembourg ou Bâle, changer de conducteur. Par simplicité et éviter de coûteuses formations.

Mais la signalisation ne se limite pas à des feux colorés. Il y a aussi la détection des trains. Elle ne se fait pas par GPS mais par des hautes fréquences envoyées dans les rails. Quand un train pénètre dans une section de 2 kilomètres, il y a un « shuntage » des rails provoquant – pour simplifier -, un signal d’alerte en cabine de signalisation disant que cette section est occupée. Or certains éléments techniques de locomotives étrangères peuvent parfois perturber ces fréquences, ce qui n’est pas acceptable au niveau de la sécurité.

Il y a aussi une répétition en cabine de conduite de l’aspect du signal et des systèmes de contrôle de la vitesse. Vous l’aurez deviné, tout cela s’effectue via des dispositifs techniques nationaux tous différents d’un pays à l’autre (photo du bas). Une locomotive internationale doit donc être pourvue de 2, 3 voire 4 appareillages de répétition si on veut circuler, par exemple comme le Thalys, entre Paris et Cologne ou Amsterdam. C’est lourd et coûteux. À titre d’exemple, voici ce qu’une locomotive internationale devrait supporter comme nombre d’antenne sous le châssis pour être admise sur les réseaux étrangers :

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Sous la loco, un vrai patchwork…

L’adoption de l’ETCS (European Train Control System), où il n’y a plus de répétition mais des ordres données directement dans la cabine de conduite (via un écran normalisé), semble être prometteur mais se heurte à des problèmes de coûts de transformation sur les lignes et le matériel roulant existants.

Au final

La super ligne ferroviaire rêvée en Europe, ce devrait être : gabarit GC, 25kV et ETCS. Peu importe la vitesse. Mais si tant qu’à faire, on peut aller plus vite, alors faisons-le. Va-t-on vers ça ?

L’idée théorique est de pouvoir faire un trajet ferroviaire international sans coutures. Mais tout n’est pas international. Beaucoup d’opérateurs historiques ont une mission nationale, et ne voient pas toujours la pertinence de tout harmoniser, surtout quand l’international fournit un faible pourcentage des activités globales.

En revanche l’harmonisation convient bien à la volonté de l’industrie de pouvoir vendre des produits standardisés permettant à n’importe quel entrepreneur de se lancer ou de vendre un produit à grande échelle, comme les automotrices Coradia d’Alstom ou les locomotives Vectron de Siemens. Et en cas d’échec, on peut revendre les trains standardisés n’importe où, chez n’importe qui, une manière de créer un marché de seconde main plus fluide, sans coutures. Une utopie ?

Pour l’infrastructure, probablement. On s’est rapidement rendu compte qu’il était illusoire d’harmoniser le réseau européen au grand complet. L’Europe tente donc de le faire sur une série de corridors bien définis en y instaurant à la fois le gabarit GB1 voire GC et le système de signalisation ETCS. On oublie d’harmoniser le courant, vu que ce n’est plus un problème comme on l’a expliqué plus haut.

Mais une standardisation de lignes existantes – même limité à des corridors -, implique des coûts parfois énormes, avec en plus des travaux de génie civil importants pour le gabarit, mais aussi parce qu’on profite de l’ETCS pour « redresser » une ligne, par exemple agrandir des rayons de courbes ou éliminer des zones de ralentissements. Dans certains cas extrêmes, on reconstruit carrément ce qui a été construit il y a 100 ou 150 ans (le RER en Belgique francophone).

De plus, l’adoption de l’ETCS signifie de facto que seul le matériel roulant adapté à ce système peut rouler sur ces lignes, ce qui est handicapant car cela limite le matériel disponible. Les trains « non-ETCS » plus anciens – encore nombreux dans tous les pays -, ne peuvent pas circuler sur une ligne équipée ETCS. Conséquence : on ne peut plus remplacer un train ETCS en panne par un train plus ancien, par exemple. Les opérateurs historiques n’aiment pas cela du tout…

La standardisation complète du chemin reste donc un voeux pieu et ce sont plutôt les technologies qui pourront permettre une adaptation le moins onéreux possible d’un système de normes à l’autre, notamment quand il s’agit de vendre ou revendre du matériel roulant, d’un pays à un autre.

Oui, avec le train, c’est la technique qui dictera la politique à suivre. Cette page l’a modestement démontré. 🟧

Signalling
Passage de Belgique aux Pays-Bas. L’écartement des rails ne change pas. Mais tout le reste change…

12/09/2022 – Par Frédéric de Kemmeter – Signalisation ferroviaire et rédacteur freelance
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Publié par

Frédéric de Kemmeter

Cliquez sur la photo pour LinkedIn Analyste ferroviaire & Mobilité - Rédacteur freelance - Observateur ferroviaire depuis plus de 30 ans. Comment le chemin de fer évolue-t-il ? Ouvrons les yeux sur des réalités plus complexes que des slogans faciles http://mediarail.be/index.htm

2 réflexions au sujet de “Le réseau ferré européen ? Un vrai patchwork de technologies…”

  1. Merci Frédéric de Kemmeter pour ces informations techniques sur les motrices actuelles, je les cherchais depuis longtemps … !

    Toutefois, j’ai toujours été étonné par la largeur de la motrice (ou du train) par rapport à l’écartement des rails qui me paraît assez serré … !

    Bonne semaine à vous .

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  2. « Et les petites lignes à voies étroites ? Ce sont des chemins de fer locaux desservant un marché local, et qui n’ont pas besoin d’internationalisation ni même de connexion nationale sur de longues distances. Ils vivent en circuit fermé. »

    Aye, ça fait mal de lire ça… vous étiez évidement au niveau de l’ancien manager du DB Netz, Volker Kefer, qui disait dans un interview « An den Güterverkehr haben wir da nicht gedacht… » (Nous ne pensaient pas aux transport des marchandises).

    Evidement, le problème est si ancien que les chemins de fer à voie étroite: comment faire avec les transports sur deux lignes avec des écartements différentes? Au début on transbordait tous, après on inventait des trucks porteurs, et des fois il y’a la solution plus radical, la modification de l’écartement.

    Le transbordement reste une solution favorable pour certains types de marchandises et regagne même d’attractivité avec les grandes engins contemporaines, par exemple pour transborder les grumes. Zillertalbahn et Binderholz jugeaient cette solution la plus économique et relançaient le transport ferroviaire entre Jenbach et Fügen après une interruption d’à peu près dix ans:

    https://www.binderholz.com/fr/nouvelles/details/le-bois-sur-les-rails/

    Le wagon est un truc porteur modifié par Innofreight

    https://www.innofreight.com/en/news-archive/maximum-payload-on-a-narrow-track/

    Par contre, les produits de la scierie à Fügen partent chargés dans les wagons à voie normale sur trucks porteurs.

    https://www.binderholz.com/fr/nouvelles/details/reduction-des-trajets-en-camion-dans-le-zillertal/

    Comme je disais, des fois il faut la solution plus radicale: modifier l’écartement, fait par exemple sur la ligne Wieselburg – Gresten en 1997-98, quand les quantités transportés augmentaient extrêmement de 20.000to par an en 1984 à 140.000to en 1997. Si le dynamique reste la même entre Jenbach et Fügen, une modification de l’écartement me semble aussi plausible, ou, pour ces 11km, l’installation de trois ou quatre rails.

    Changeons les pays, allons en Suisse : Un des plus grandes terminaux des marchandises entre voie normale et voie étroite, est celui des Chemins de fer rhétiques à Landquart. Je ne trouvais malheureusement seulement leurs site en allemand. L’espoir, que le le site existe aussi en français est rapidement détruit, quand on clic sur fr :

    https://www.rhb.ch/de/buendner-gueterbahn/bedienungspunkte/guz-landquart

    Mais, en principe rien compliqué, les produits pétroliers sont pompés des wagons à VN aux wagons à VE, et le transbordement des caisses mobiles se fassent très banale avec des grues portails…

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