TGV : L'évolution

du matériel roulant

TGV : L'évolution du matériel roulant

Transcription :

A force de l'appeler TGV, on en finirait presque par oublier que le Train à Grande Vitesse français a été décliné au fil du temps en de multiples versions allant de A comme Atlantique à Z comme Zébulon. Du TGV Sud-Est mis en service il y a un peu plus de 40 ans, au futur TGV M qui le sera en 2024, c'est à dire demain, l'expérience du voyageur à grande vitesse aura été profondément transformée au cours des années. Alors qu'il ne comptait qu'un seul niveau lorsqu'il revêtait sa célèbre livrée orange des premiers temps, ce sont désormais pour la plupart, des trains à 2 niveaux qui circulent sur les Lignes à Grande Vitesse. Ces rames là représentent les trois quarts du parc actuel.

Alors par quelles grandes étapes est passée cette évolution du matériel roulant à grande vitesse de la SNCF ? Quels en ont été les OVNI ? A quoi ressemblera le futur de la grande vitesse sur rail avec le TGV M. Je réponds à ces questions et à quelques autres encore dans ce nouveau numéro. Bonjour et bienvenue dans Aiguillages !

Je ne reviens pas sur la passionnante histoire de la grande vitesse sur rail ou celle de la naissance du TGV que je vous ai déjà raconté sur cette chaîne, pour mieux me focaliser aujourd'hui sur le matériel roulant. Pour mémoire simplement, la première Ligne à Grande Vitesse française a été mise en service en septembre 1981 entre Paris et Lyon. Par conséquent, les premières rames TGV livrées à la SNCF ont été baptisées TGV Sud-Est, mais également appelées PSE pour Paris-Sud-Est. Ces rames ont été construites entre 1978 et 1985. 109 verront le jour.

Je vais m'arrêter un instant sur leur conception et leurs caractéristiques techniques, car pour l'époque ces premiers TGV constituaient une petite révolution.

Les choix qui sont faits par Alsthom et la SNCF portent sur la constitution d'un ensemble composé de deux motrices encadrant un tronçon articulé de 8 voitures. Un tel tronçon utilise un attelage particulier puisqu'il est constitué par ses bogies, c'est à dire ses organes de roulement, placés entre les voitures, selon le principe du bogie Jacobs, du nom de son inventeur Wilhelm Jakobs qui l'a mis au point dans les années 20 et qui a été appliqué sur des rames de tramways et de métros, et même des trains légers. Les TGV ne font que reprendre cette idée, leur boggies et leur système d'attelage étant beaucoup plus élaboré. Ce principe qui consiste a rendre solidaires plusieurs caisses a plusieurs avantages. Le nombre d'essieux étant moindre que sur un train classique, la consommation d'énergie s'en trouve réduite, alors que le confort des voyageurs est accru, du fait qu'aucun ne se trouve assis au niveau des essieux. Autres intérêts, le centre de gravité de la rame est abaissé, et en cas de déraillement elle résiste mieux à la déformation : il y a moins de risques que le train ne se disloque et parte en accordéon. Cette disposition génère en revanche également des inconvénients, le principal étant que chaque caisse ne reposant que sur deux essieux, il faut veiller à en contenir le poids. Dans le domaine ferroviaire la charge à l'essieu maximale admise est de 17 tonnes. Autre difficulté, la séparation des voitures n'est pas simple, elle ne peut se faire que par soulèvement de la rame dans un atelier spécialisé.

Pour ce qui est de la motorisation, des motrices elle sera finalement électrique et rien qu'électrique

Je le précise parce-que pour mémoire TGV signifiait à l'origine Turbotrain à Grande Vitesse. Dans les années 70 les énergies fossiles étaient abondantes et peu chères, les premiers essais de Trains à Grande Vitesse avaient par conséquent été réalisés à l'aide de turbines à gaz pour hélicoptère, et même après que les chocs pétrolier du début des années 70 aient poussé à l'adoption de la traction électrique, le cahier des charges du TGV prévoyait encore une version mixte qui serait équipée d'un moteur thermique pour assurer la desserte de lignes non électrifiées. C'est le TGV 001 qui a servi de rame prototype pour la motorisation à turbine à gaz, et la Z 7001 surnommée « Zébulon », qui a permis la mise au point de la traction électrique. La version bi-mode ne verra finalement jamais le jour. Les TGV Sud-Est seront équipés de 12 moteurs à courant continu, tirant le courant leur énergie de la caténaire et étant alimentés par des redresseurs. Les premières rames construites étaient bi-courant, et étaient à même de rouler sous 1500 volts continu, ou 25 000 volts alternatifs, les deux types de courants utilisés en France. Par la suite, un nouvel ensemble de rames de type Sud-Est sera livré à la SNCF. Dotés de motrices tri-courant, pour être en capacité de rouler sous un courant de 15 000 volts, ces nouveaux TGV étaient destinés à assurer les relations entre la France et la Suisse, sous la marque « Ligne de Coeur », qui deviendra par la suite « TGV Lyria ».

Toutes les rames de cette première série étaient aptes à rouler jusqu'à 270 km/h et sont sorties dans la très seyante livrée orange.

Elles ne la conserveront toutefois pas tout au long de leur longue carrière. Au bénéfice de l'un des 4 programmes de grande révision que cette première génération de TGV connaîtra, elles l'a perdront au profit de l'une des autres livrées en vigueur à la SNCF. Remplacée par des TGV plus modernes, les dernières rames de type Sud-Est, abandonneront même leur réseau d'origine pour se retrouver affectées pour certaines et pour un temps limité sur la LGV Nord. Dans cette perspective, leur vitesse maximale sera relevée à 300 km/h. En revanche, les rames numérotées 110 à 118, affectées aux relations avec la Suisse, conserveront leur vitesse limite de 270 km/h. Finalement, viendra le temps de la radiation complète des rames de cette première génération, et c'est ainsi que depuis 2021, plus aucun TGV Sud-Est n'est désormais en circulation.

Je vous avais parlais d'ovnis. On peu dire qu'avant la mise en service de la LGV Sud-Est le TGV 001 et la rame Zébulon en étaient, mais connaissiez-vous le TGV pendulaire ?

Et bien, c'est une rame de type TGV Sud-Est, la numéro 101 qui a été prélevée sur le parc pour devenir un temps, la P01. L'idée était de s'affranchir de la construction d'une ligne nouvelle en permettant à des trains de rouler à plus de 200 km/h mais sur des lignes classiques. Celles visées étaient en particulier la relation Paris-Orléans-Les Aubrais-Toulouse, appelée POLT, et celle de Paris à Strasbourg. Pour ce faire un nouveau bogie de type Jacobs avait été mis au point pour permettre au train de penduler, c'est à dire de pencher d'un peu plus de 6 degrés dans les courbes pour atteindre des vitesse de 220 à 250 km/h sur le réseau classique. Le projet à fini par être abandonné, devant la difficulté de rendre supportable par les conducteurs les effets liés à la force centrifuge ressentie dans les virages. Ce sont des rames Corails qui seront mises en service sur ces lignes.

Dans la famille des TGV Sud-Est, j'aurai pu évoquer le TGV Postal, mais outre qu'il ne transporte pas de voyageurs, et comme je lui ai consacré une vidéo à part entière, je passe directement à la génération TGV Atlantique.

C'est la deuxième génération de TGV, dont le parc a été constitué entre 1988 et 1992. Il compte 105 rames aptes à rouler à 300 Km/h. Dans un premier temps, elles sont bien entendu destinées à circuler sur la LGV Atlantique dont la première branche vient d'être ouverte. Il s'agit de rames bi-courant comprenant deux motrices et 10 remorques. Elles utilisent 8 moteurs triphasés synchrones.
Leur livrée spécifique sera par la suite appliquée aux rames circulant sur les autres LGV. Parmi les rames remarquables de la série, la n°325 sera l'auteur d'un nouveau record de vitesse sur rail le 18 mai 1990, atteignant la vitesse de 515,3 km/h, et parmi les ovnis, les rames numérotées 372 à 379 seront un temps équipées d'un attelage automatique spécifique leur permettant d'être tractées par une CC 72000 pour assurer les dessertes dites « TGV Vendée » poussant depuis Nantes, jusqu'aux Sables d'Olonnes, sur une ligne non électrifiée à l'époque. Toutes les rames TGV Atlantique connaîtront par la suite une opération de rénovation de mi-vie qui prendra place entre les 2005 et 2010. Depuis 2021, une nouvelle de ces opérations de rénovation est en cours. Les rames concernées passant en livrée Carmillon, les autres étant radiées.

La 3ème génération de Trains à Grande Vitesse, ce sont les TGV dit « Réseaux ».

Mis en service avec l'ouverture de la LGV Nord en 1992, cette série est directement issue du TGV Atlantique, mais sa vitesse maximale est portée à 320 km/h et sa composition ramenée à 8 voitures. Elle doit son nom à la multiplication du nombre des LGV en France et à sa capacité à rouler sur les unes et les autres en s'adaptant à leurs équipements respectifs. Elle se compose de 90 rames construites entre 1992 et 1996, puis modernisées entre 2011 et 2016. Elle se décompose en deux sous-série comprenant 30 rames bi-courant et 20 tri-courant. Ces dernières sont dotées des équipements leur permettant de rouler également sous 3000 volts courant continu, tension en vigueur notamment en Belgique et en Italie. 9 de ces rames sont dédiées au service Thalys et assurent des relations entre Paris-Bruxelles et Amsterdam, elles sont surnommées « TGV PBA ». La rame numérotée 531 est détentrice d'un record d'endurance à haute vitesse. Baptisée « opération sardine », ce record à consisté à parcourir la distance de 1067,2 km en 3 heures et 29 minutes à la vitesse moyenne de 306,37 km/h pour relier Calais à Marseille.

La 4ème génération de Train à Grande Vitesse est un peu particulière.

Ce sont les TGV TMST ou « TransMancheSuperTrain ». Ils ont été spécifiquement créés pour l'entreprise Franco-Britannique Eurostar qui exploite depuis 1994 les Trains à Grande Vitesse entre Paris et Londres, en passant par Bruxelles, Lille et Calais, et en empruntant le tunnel sous la manche et des sections de LGV Françaises, Belges et Britanniques. Ces rames ont été construites à 38 exemplaires dans deux séries. La première qui a été produite à 31 exemplaires est dite « 3 Capitales » et est composée de 18 voitures encadrées par 2 motrices, la seconde construite à 7 exemplaires est dite « North of London » et est constituée de deux motrices encadrant 14 voitures.
Ces rames sont dérivées du TGV Français, mais présentent plusieurs particularités. Elles sont au gabarit britannique qui est plus petit que son équivalent français, les voitures sont adaptées à la hauteur des quais outre-manche, la taille du pare-brise est réduite pour limiter l'effet hypnotique que produit le tunnel sur les conducteurs, et les rames sont sécables par le milieu pour en faciliter au besoin la sortie du tunnel en cas d'intervention des secours. On parle donc plutôt de demi-rames à leur propos, chacune mesurant la longueur d'un TGV français classique, soit environ 200 mètres. A l'origine, elles étaient équipées d'un frotteur pour capter le courant via un 3ème rail latéral, selon un système qui était encore en vigueur dans le sud de Londres.

Autre génération de TGV à vocation internationale : les rames « PBKA »

Pour pouvoir circuler entre Paris, Bruxelles, Cologne et Amsterdam, Thalys avait besoin de rames quadri-courant, pour que ces trains puissent circuler sous 1500, ou 3000 volts courant continu, tensions en vigueur en France et en Belgique, 15 000 ou 25 000 volts courant alternatif en Allemagne ou aux Pays-Bas. Ces nouveaux TGV sont techniquement très proches de la série Réseau, mais outre leurs capacité à rouler sous ces 4 tensions différentes, ils sont également équipés en cabine de tout le nécessaire pour être compatibles avec pas moins de 7 systèmes différents de signalisation, chacun possédant bien évidement ses propres capteurs et sa propre informatique ! D'où des surcoût très importants pour la construction de ce matériel roulant qui ne sera produit qu'à 17 exemplaires, alors qu'il avait été envisagé que l'intégralité du parc exploité par Thalys serait constitué de rames de ce type. Il sera finalement complété par des rames TGV réseau qui limiteront leur parcours à Bruxelles et Amsterdam, n'ayant pas l'équipement électrique nécessaire pour rouler en Allemagne. Ce sont les rames dites PBA dont je vous ai parlé tout à l'heure. Les rames Thalys ont connu deux cycles de rénovation, un premier entre 2009 et 2010, et un seconde qui est en cours. Il est baptisée Ruby, et concerne essentiellement le réaménagement de l'espace réservé aux voyageurs.

Et puis, est venu le temps ou les TGV ont pris de la hauteur.

Avec l'augmentation constante du trafic sur la LGV Sud-Est s'est très vite posé le problème de l'accroissement de la capacité des rames. D'où l'idée de concevoir des rames à deux niveaux. Ce seront les TGV Duplex. Si l'idée d'avoir recours à des voitures voyageurs à deux niveaux n'est pas nouvelle, son adaptation au TGV n'était pas si simple, du fait de l'articulation des rames qui présentait un vrai défi pour parvenir à ne pas dépasser le poids de 17 tonnes à l'essieu limite admise dans le secteur du transport sur voies ferrées. C'est le recours à l'aluminium plutôt qu'à l'acier pour la structure des caisses qui permettra entre autres d'y parvenir. La première génération de ce nouveau TGV est composée de deux motrices bi-courant de type réseau dont la forme de la caisse a été adaptée aux rames à deux niveaux. Elles encadrent un tronçon de 8 voitures. Cette première série a été livrée entre 1995 et 1998. Une deuxième série de ces rames a été livrée au moment de l'ouverture de la LGV Méditerranée, entre 2001 et 2006. Une troisième après 2007, sera constituée de motrices réseau tri-courant associées à des tronçons de voitures Duplex, on l'appellera pour cela Réseau Duplex mais ce n'est pas vraiment une nouvelle génération car les rames qui l'a composent ont été pour une bonne part obtenues en associant à de nouveaux tronçons, des motrices ayant déjà eu une première vie associées à d'autres voitures.

Les rames Duplex vont connaître d'autres évolutions, mais pour un temps au moment de l'ouverture de la LGV Est, la SNCF va renouer avec une commande de rames à un seul niveau.

Comme toutes les autres LGV, cette nouvelle relation induit une commande de matériel roulant qui lui sera principalement destinée. Si les prévisions de trafic entre Paris et Strasbourg ne justifient pas d'investir dans des rames à deux niveaux, la poursuite de leur parcours sur les territoires Allemand et Suisse, impliquent des équipements spécifiques. Cette nouvelle génération de rames TGV sera baptisée « POS » pour Paris Ostfrankreich – Süddeutschland, autrement dit Paris-Est de la France-Allemagne du Sud. Une fois encore, il ne s'agit pas de rames entièrement neuves, puisque seules les motrices le sont. Les remorques proviennent d'anciens tronçons de rames réseau, rénovées pour l'occasion. Les motrices sont construites sur la base des chaudrons des Duplex et PBKA. Elles sont tri-courant et équipées de technologies nouvelles. La chaîne de traction est de type asynchrone, elles embarquent les équipements de sécurité nécessaire à la circulation sur les différents réseaux envisagés : KVB et TVM pour la France, PZB et LZB pour l'Allemagne, ZUB pour la Suisse, ainsi que du système européen de contrôle des trains, l'ERTMS de niveau 2. Plus puissantes que les motrices PBKA, elles ont la possibilité de faire rouler à 160 km/h sur le réseau Suisse alimenté en 15 000 volts, alors que leurs cousines PBKA étaient limitées à 100 km/h sous cette tension. Ces nouvelles rames ont été mises en service entre 2006 et 2007.

Dans la foulée la SNCF procède à la commande d'une nouvelle génération de TGV duplex : les rames Dasyie.

Dasyie c'est la contraction de Duplex ASYnchrone Ertms. Si l'esthétique de ces rames est la même que celle des TGV Duplex standard, leur technologie est celle des TGV POS. Ces rames construites à une 50 aine d'exemplaires viennent renforcer les relations vers le sud, notamment sur la ligne Perpigan-Figueras.

Enfin dernière génération de TGV Duplex : le TGV 2N2 ou EuroDuplex

122 de ces rames ont été construites et mises en service à partir de 2011, dont une 10aine pour les chemins de fer Marocains. Elles reprennent les principales caractéristiques des rames Dasye, avec pas mal d'améliorations apportées au confort des voyageurs. Système d'information embarqué amélioré, meilleure accessibilité pour les personnes en fauteuil roulant, nouveaux sièges plus ergonomique, et même mais uniquement pour une sous-série de rames baptisée l'Océane et en première classe, des sièges qui pivotent pour se trouver toujours dans le sens de la marche. Les rames L'Océane ont notamment été introduites au moment de l'ouverture de la LGV Sud Europe Atlantique pour venir remplacer les plus anciens des TGV Atlantiques, et ont été mis en service à partir de décembre 2016.

Quand à la 5ème et dernière génération de rames TGV en date, elle se conjugue au futur proche et porte la lettre M.

Pour Alsthom son constructeur qui vise des marchés au-delà de l'hexagone c'est l'Avelia Horizon. Pour la SNCF, c'est le TGV M, et il est prévu de le voir entrer en gare dès 2024. Le projet a été lancé en septembre 2016 sous la forme d'un contrat de partenariat entre la société nationale et Alsthom. Pour la première fois, il ne s'agit pas d'une commande de rames sur-mesure comme c'était le cas des précédentes, mais sur catalogue. Le but étant de réduire les coûts de conception, d'acquisition et d'entretien. Même si la SNCF a été très impliquée dans la conception de ce nouveau matériel, Alsthom a utilisé des composants standards issus d'une gamme pré-existante appelée Avelia pour produire son nouveau train, qui a dores et déjà été vendu à l'étranger, notamment en Amérique du nord, sous le nom d'Avelia Express. Ce nouveau TGV sera en capacité de rouler en vitesse commerciale, jusqu'à 370 km/h, même si en France, il ne devrait pas dépasser les 320 en raison d'un mauvais rapport entre une forte augmentation de l'usure des pièces qui le constituent et le peu de temps gagné avec une augmentation de la vitesse au-delà. La SNCF a passé une première commande ferme de 100 rames, et une centaine d'autres sont en option pour la version destinée au marché français, baptisée Avelia Horizon et TGV M par la SNCF.

J'aurais bien sur l'occasion de vous reparler de ce nouveau TGV qui devrait commencer à circuler assez prochainement pour ces premiers essais en ligne, l'objectif étant que les premiers exemplaires de cette 5ème génération de Train à Grande Vitesse prenne du service avant les jeux-olympiques de Paris en 2024. Aviez-vous imaginé que sous le nom générique de TGV il existait une telle variété de matériel ? Avez-vous un préféré ? Vous pouvez me raconter tout ça en commentaires, comme d'habitude, je vous lirai avec beaucoup d'attention avant de vous retrouver dans un prochain épisode d'Aiguillages.