C'était une question récurrente dans la presse grand public, et qui émaille les discussions finalement depuis les origines du chemin de fer : faut-il aller encore plus vite ? La présentation la semaine dernière de la première rame TGV-M a marqué une rupture puisqu'elle n'ira pas plus vite que les actuelles rames. Ses bénéfices sont ailleurs, sur l'investissement, la capacité, la modularité et l'empreinte énergétique et environnementale.

Des matériels aux ambitions de plus en plus marquées

Depuis les années 1990, en France, circuler à 300 km/h est devenu une performance banale. Les années 2000 ont encore relevé le plafond à 320 km/h et certains faisaient déjà des 360 km/h le prochain cap à atteindre. Très conquérant sur le marché européen, Trenitalia communique sur les 400 km/h accessibles avec les Frecciarossa 1000, alias ETR400. Talgo n’est pas en reste avec des rames prévues pour 330 km/h et la nouvelle génération Avril voudrait atteindre sinon dépasser les 350 km/h. Mais pour l’instant, il n’en est rien : même en Espagne où les lignes à grande vitesse réalisées depuis les années 2000 sont tracées pour 350 km/h, la vitesse de croisière est généralement de 300 km/h et les possibilités au-delà ne sont mises à profit que pour rattraper un retard et ne pas devoir indemniser les voyageurs. Alstom avait développé l'AGV dans la perspective de pratiquer les 350 km/h.

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Innotrans est évidemment le lieu pour observer l'évolution des tendances de l'industrie ferroviaire : voici les deux derniers exemples de matériel à grande vitesse exposés, mettant en avant une conception pour des performances plus élevées que celles des rames connues à ce jour. En 2008, Alstom exposait le démonstrateur de l'AGV et en 2014, le groupement Bombardier - Hitachi était venu avec un Zefiro italien. © transportrail

Le mirage des descendants de l'Aérotrain

Le débat sur la vitesse s'exprime aussi au travers de l'attrait toujours marqué des médias pour des concepts tels qu'Hyperloop ou SpaceTrain affichant des vitesses jusqu'à 1300 km/h. Pour le premier, le bail du site de Toulouse-Francazal a été résilié par la Métropole, qui a perdu près de 6 M€. Officiellement, la société Hyperloop TT lorgne sur un autre terrain du côté de Muret pour un tube expérimental de 10 km. Mais les collectivités ont été - enfin ! - refroidies. Compréhension rapide... mais il faut expliquer longtemps. Quant à SpaceTrain, le concept passe des pages technologiques à la chronique judiciaire, d'abord suite à une plainte pour non-versement de salaires et ensuite pour de fausses déclarations de chômage partiel pour bénéficier des aides de l'Etat, alors que certains salariés auraient continué à travailler... tandis que d'autres avaient déjà démissionné.

Et dès lors que Elon Musk lui-même a reconnu que le concept n'avait pour seul but de torpiller le projet de TGV en Californie, il n'est point besoin de s'étendre sur la questioN.

Comme un goût de pragmatisme

Ce plafonnement de la vitesse a plusieurs raisons d'ordre économique et liés pour partie aux choix de conception des lignes à grande vitesse en France, notamment le choix de la voie ballastée, la valeur de l'entraxe des voies et l'aérodynamique du matériel roulant. Ainsi, passer de 300 à 320 km/h entraîne déjà une augmentation des coûts de maintenance de 25 à 30% de l'infrastructure, et une consommation d'énergie plus importante. Nous y revenons par la suite. Autre élément à ne pas négliger, le bruit et les riverains, même si l'acceptabilité des lignes nouvelles n'a jamais été très élevée : tout le monde veut profiter du service, mais à condition qu'il passe loin de chez soi... pour critiquer ensuite une accessibilité difficile.

Du côté des gains, abordons d'abord quelques principes : il ne faut pas oublier que le système ferroviaire est fondé pour large partie sur des coûts fixes par paliers : c’est lorsque l’augmentation de la vitesse permet de faire la même offre avec moins de matériel ou une desserte accrue à iso-parc qu’apparaît le gain réel, sauf – évidemment – à concevoir des dessertes sur le seul critère de la rotation du matériel et à ne pas intégrer la structuration en horaire cadencé (comme Ouigo), mais en négligeant un peu la sensibilité du voyageur. Exemple : il faudrait pouvoir relier Paris à Lyon Perrache en 1h45 maximum au lieu de 2h08 pour gagner une rame dans une desserte cadencée à l'heure, à condition de généraliser de façon fiable des crochets aux terminus en 30 minutes. Qui plus est, le bénéfice d'une vitesse accrue ne vaut que sur de longs parcours sans arrêts : il est par exemple possible de tenir 1h48 sur Paris - Strasbourg sans pour autant dépasser 300 km/h.

Et dans l'absolu, on peut en profiter pour souligner un paradoxe français, qui ne lésine pas sur les investissements à quelques dizaines de millions d’euros par minute gagnée, mais qui ne s’offusque pas de voir une rame coûtant plus de 30 M€ circuler sur plusieurs kilomètres à 30 ou 40 km/h pour accéder aux grandes gares. Le temps gagné, c’est aussi celui qu’on ne perd pas… Avantage global pour le système ferroviaire, agir sur ces zones pour relever la vitesse à au moins 60 km/h ne bénéficierait pas qu'aux liaisons longue distance à grande vitesse, mais à tous les trains. « Le progrès ne vaut que s’il est partagé par tous ».

Conception de l'infrastructure : une autre limitation de la vitesse

Le classicisme dans la conception des lignes à grande vitesse française, essentiellement sur voie ballastée, tranche avec le recours à la voie sur dalle en béton dans la plupart des autres pays. C'est plus cher à la construction, mais plus économique en maintenance courante. La question ne se pose que pour le renouvellement, plus complexe. La voie sur dalle autorise, à rayon de courbe constant, des dévers accrus donc des vitesses légèrement supérieures, mais aussi une réduction de l’entraxe entre les voies, donc des emprises moins gourmandes en foncier. Une aérodynamique plus poussée du matériel, comme au Japon, permet des vitesses accrues.

Sur JR East, les rames du Shinkansen larges de 3,40 m (contre 2,89 m en France) peuvent circuler à 320 km/h avec un entraxe de 4,20 m comme celui de la LGV Sud-Est qui admet entre 270 et 300 km/h. En outre, les rames japonaises sont généralement encore plus légères : exemple avec la série E7 apte à 320 km/h, composée de 10 voitures dont 8 motorisées, développant 10 MW avec une masse de 453 tonnes réparties sur 40 essieux, soit 11,3 tonnes à l’essieu (à vide) et une puissance massique de 22 kW / t. Les rames Duplex Océane disposent d’une puissance massique légèrement supérieure (9280 kW pour 399 tonnes soit 23,3 kW / t), avec une motorisation concentrée sur les 8 essieux des 2 motrices, et une charge à l’essieu de 15,3 tonnes (à vide). Un écart non négligeable quant à la sollicitation de la voie, surtout sur plateforme ballastée. Le coût de maintenance supplémentaire entre 300 et 320 km/h a été évalué entre 20 et 30%.

L'aérodynamique joue aussi sur l'insertion des infrastructures et limite le recours aux murs anti-bruit, qui obèrent l'agrément de voyage en privant les voyageurs de la contemplation de certains paysages. Ceci dit, il y aussi le syndrome de la trumite, qui consiste à avoir des places assises borgnes, entre deux fenêtres...

La nouvelle génération de TGV français, développé par Alstom et SNCF Voyageurs, améliore son aérodynamique mais d’abord dans un souci de réduction de la consommation d’énergie : il n'est plus question d'une vitesse accrue, même si le profil en courbe, le dévers et l'entraxe des lignes réalisées depuis les années 1990 est compatible avec une vitesse théorique de 350 km/h, car l'ensemble des requis ne sont pas réunis.

Un peu de géographie pour finir

Enfin, rouler plus vite suppose de s'arrêter le moins souvent possible pour que le bénéfice soit réel, ce qui remettrait sur la table des discussions le lien entre la grande vitesse ferroviaire et le maillage du territoire. L'intérêt de pratiquer une vitesse plus élevée n'aurait de sens sur le plan commercial que pour de très longues distances entre deux gares, donc essentiellement sur des trajets au départ de Paris vers des destinations très éloignées. Le plus long parcours sans arrêt sur LGV reste Paris - Marseille, mais seule la partie au sud de Valence TGV dispose d'une vitesse de tracé de 350 km/h. Sur Paris - Bordeaux, trajet plus court, c'est après Tours que l'infrastructure est en théorie calibrée pour aller au-delà de 320 km/h. Reprendre l'entraxe des voies et rectifier certaines courbes est une option bien peu crédible au regard de l'investissement à consentir et du bénéfice réel.

Aussi, même dans une optique européenne, le bénéfice resterait modeste : sur un Paris - Barcelone, il faudrait, pour vraiment obtenir un gain de temps significatif, non seulement réduire le nombre d'arrêts desservis (par exemple Valence TGV), convertir CNM en LGV (le tracé le permet) au détriment du fret et avec l'épineuse question du choix entre les gares de Nîmes Pont du Gard et de Montpellier Sud de France et enfin réaliser LNMP en ligne à grande vitesse de bout en bout ce qui n'est pas le schéma retenu. Bref, beaucoup de conditions qui, à ce jour, rendent peu crédibles les perspectives de trains à plus de 320 km/h en France.