Des recherches précoces

Si l’Allemagne n’a pas l’apanage de la recherche sur les vitesses élevées, du moins doit-on porter à son crédit une certaine précocité en la matière puisqu’elle décrocha deux records mondiaux au début du vingtième siècle : en 1903 à 213 km/h, avec une automotrice électrique à courant triphasé sur une ligne expérimentale entre Marienfelde et Zossen, puis en 1931 avec un étrange autorail à hélice, atteignant 231 km/h sur la ligne Berlin – Hambourg.

Au début des années 1960, la République Fédérale d’Allemagne avait élaboré un plan d’amélioration des performances du réseau ferroviaires, d’abord sur le réseau existant avec l’objectif de circuler à 200 km/h sur des lignes modernisées. Six sections furent aménagées, profitant de l’introduction à compter de 1970 des nouvelles locomotives BR103 de type CC et de l’installation de la signalisation LZB (qui par la suite servit d'inspiration ergonomique à ERTMS) : Augsburg – Munich, Hanovre – Hambourg, Osnabrück – Brême – Buchholz, Augsburg – Donauwörth, Francfort – Mannheim et Cologne – Duisburg. Sur la première section, les circulations à 200 km/h débutèrent dès 1970 avec l'arrivée de ces nouvelles locomotives de 7440 kW, parmi les plus puissantes construites en Europe et pour lesquelles une vitesse de 265 voire 280 km/h a été envisagée.

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Dietingen - 24 juin 2007 - Les BR103 sont indissociables du Rheingold. La DB a préservé une rame complète, mais au total, 17 des 145 machines produites ont été sauvegardées. Leur esthétique arrondie tranche avec le style adopté en France pour les CC6500, également taillées pour circuler à 200 km/h. © P. Zingg

A partir de 1964, la DB s’intéressa également aux vitesses supérieures à 200 km/h et envisagea la réalisation de nouvelles infrastructures pour augmenter la capacité du réseau en séparant les trafics rapides et lents, ce qui permettait d’envisager des vitesses plus importantes sans pour autant rejeter le trafic fret dans la marginalité.

Le schéma adopté était très différent du modèle japonais, pionnier en matière de grande vitesse, et plus proche de la Direttissima italienne, avec des lignes ouvertes à l’ensemble des trafics (voyageurs et marchandises), imposant une valeur maximale des rampes de 12,5 / 1000, de courbes de 7000 m (exceptionnellement 5100 m) et un entraxe de 4,70 m afin d’accepter dans de bonnes conditions les trains de marchandises rapides circulant à 120 km/h, une vitesse impossible sur le réseau classique du fait des cantons standardisés à 1000 m, une distance de freinage qui limite de facto la vitesse du fret à 100 km/h.

Ce n’est que par exception que certaines nouvelles lignes « Neubauestrecke » (NBS) devaient être dédiées aux seuls trains de voyageurs... même si les coûts de construction très élevés, du fait des rampes limitées, conduisirent assez vite à un certain pragmatisme et finalement à un certain équilibre des deux situations : lignes mixtes à 12,5 / 1000 ou lignes voyageurs à 25 / 1000. Les rampes de 40 / 1000 sur la ligne Francfort – Cologne n'auront donc été qu'une exception expérimentale, sans lendemain.

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Déviation de Katzenberg - 11 juin 2015 - Les NBS ne sont pas systémaiquement dédiées aux ICE.Sur la rive droite du Rhin, le fret peut aussi emprunter les sections de ligne nouvelle, notamment la déviation de Kaztenberg. Vu depuis la cabine d'un ICE... © J.J. Socrate

Une géographie de réseau pour un pays multipolaire

L’organisation territoriale de l’Allemagne, et pour l’instant de la RFA, allait également fortement conditionner l’évolution du réseau ferroviaire. Héritage d’une unification tardive de royaumes et principautés historiquement très commerçants, la géographie urbaine de l’Allemagne est plus dense que celle de la France ou de l’Espagne, avec un maillage étroit d’agglomérations d’au moins 250 000 habitants, et, notamment dans la vallée du Rhin ou dans le bassin de la Ruhr, de véritables archipels urbains dont le second totalise près de 10 millions d'habitants, autant que l'Ile-de-France. Ce modèle polycentrique, adossé à des territoires ruraux eux-mêmes relativement denses et industrialisés, a logiquement imposé une approche ferroviaire différente par rapport à des pays hypercentralisés.

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Cette géographie multipolaire explique aussi la plus forte densité territoriale du réseau ferroviaire allemand (9,3 km de lignes pour 100 km²) par rapport à son voisin français (5,1 km / 100 km²) et implique donc une logique d’exploitation à forte interconnexion entre des nœuds ferroviaires à trafic soutenu.

L’importance de ces nœuds est aussi à l’origine de cette double approche performance – capacité, et a suscité une logique d’aménagements discontinus d’infrastructures aptes à plus de 200 km/h, répondant d’abord à des enjeux entre deux réseaux de villes plus qu’à une fonction de très longue distance.

En Allemagne, le train reste utilisé d’abord pour les liaisons de courte et moyenne distance, l’avion s’imposant encore sur les grandes liaisons à travers le pays, qui sont proportionnellement moins nombreuses qu’en France ou en Espagne, dont les grandes métropoles sont séparées d’au moins 400 km en moyenne… alors que l’Allemagne, surtout à l’ouest, compte un grand bassin urbain tous les 100 km environ. En outre, l’importance du trafic fret et la présence de S-Bahn dans la plupart des grandes agglomérations crée cette pression capacitaire incitant à la création de lignes nouvelles partout où la question capacitaire est critique.

Il en résulte aussi une vitesse commerciale des liaisons ICE nettement inférieures à celles des TGV, de l’ordre de 160 à 200 km/h en Allemagne contre 220 à 260 km/h en France. Aucun parcours outre-Rhin ne peut se comparer aux 750 km en 3 heures (théoriques) sur Paris – Marseille... mais presque toutes les relations ICE sont cadencées à l'heure toute la journée, avec un objectif à 30 mn pour nombre d'entre elles d'ici à 2030.

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Weitshöscheim - 26 septembre 1995 - Première génération d'ICE sur la première NBS allemande entre Hanovre et Würzburg. Un premier maillon sur un axe nord-sud dans un plan intégrant la réunification est-ouest. © A. Klonos

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Allersberg - 14 août 2012 - Entre Nurenberg et Ingolstadt, l'autre section de NBS apte à 300 km/h n'accueille pas uniquement des circulations à sa vitesse maximale : les ICE1 peuvent y circuler au mieux à 280 km/h. © K. Schmidt

Il est également frappant de constater que la plupart des NBS allemandes voient circuler de 100 à 150 trains par jour alors que les LGV françaises vont de 40 (LGV Rhin-Rhône) à 240 (section la plus chargée de la LGV Sud-Est).

Autre différence notable, le choix presque systématique de desservir les gares existantes Seule la NBS Cologne - Francfort a donné lieu à la réalisation de gares excentrées mais connectées au réseau préexistant.

Une première réalisation laborieuse

Les deux premières sections, jugées prioritaires pour désengorger le réseau (on comptait alors 330 trains par jour sur la double voie Gemünden - Würzburg), se situaient d’abord entre Hanovre et Würzburg (décidée en 1970) puis entre Mannheim et Stuttgart (validée 5 ans plus tard). Cependant, ces deux lignes de 372 km rencontrèrent de vives oppositions politiques… notamment des courants écologistes et de l’extrême gauche, occasionnant de nombreux retards.

Les trois premières sections validées en 1972, 1978 et 1980 comprenaient de nombreux ouvrages dont 5 tunnels de plus de 5000 m. Les travaux débutaient le 10 août 1973, et allaient s’étaler sur 22 ans. La première section était livrée le 12 mai 1979 entre Hanovre et Rethen sur seulement 12,8 km mais pour circuler uniquement à 200 km/h. L’engagement de la section Mannheim – Stuttgart le 17 janvier 1976 devait délester une section empruntée à l’époque par plus de 250 trains par jour, avec un mélange des trafics et des vitesses qui en rendait l'exploitation particulièrement difficile.

Une première tranche, entre Mannheim et Hockenheim, ouvrait le 5 mars 1986, mais à vitesse maximale de 200 km/h. La première section parcourue à 250 km/h voire 280 km/h était mise en service en mai 1988, de Wurzburg à Fulda. Le 2 juin 1991, la NBS Hanovre – Würzburg (327 km) était achevée. Il est intéressant de constater que cette première ligne rapide allemande comprenait 62 tunnels (dont 2 de plus de 10 km) et 267 ponts alors que la LGV Sud-Est a été tracée sans tunnels et globalement avec peu d’ouvrages d’art.

La NBS Mannheim – Stuttgart (99 km) était achevée le 9 mai 1991, réduisant le temps de parcours de 1h17 à 40 minutes. Ces deux lignes dotaient l’Allemagne tout juste réunifiée de 426 km de lignes autorisées à au moins 250 km/h, et par endroits 280 km/h, la règle étant que cette vitesse est autorisée hors tunnels : ceux-ci étant très nombreux sur les deux lignes, les 280 km/h ne sont en réalité possibles que brièvement dans la vallée du Rhin pour la NBS Mannheim – Stuttgart, et entre Hanovre et Göttingen, entre les PK 13 et 93, pour la ligne Hanovre  – Würzburg.

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Vaihingen - 30 août 2009 - Entre Stuttgart et Bruschal, sur une section apte à 250 km/h, cet ICE1 assure une liaison Berlin - Francfort. La mixité de trafic de certaines lignes a amené à concevoir des infrastructures avec de nombreux ouvrages pour limiter la valeur des rampes. Cependant, la densité de trafic toutes activités confondues aurait limité la pertinence de lignes nouvelles dédiées aux seuls trains de voyageurs rapides. © N. Hoffmann

Fait également peu connu à propos de ces deux premières lignes, la circulation diurne du fret n'y est en théorie pas interdite, mais elle est assortie d'une limitation des ICE à 160 km/h en cas de croisement en tunnel : un critère totalement rédhibitoire qui, ajouté aux contraintes de capacité, limite effectivement le fret à la période nocturne (il en circule environ 60 par nuit entre Hanovre et Würzburg, 40 entre Mannheim et Stuttgart, à la vitesse maximale de 120 km/h).

Un plan de développement anticipant la réunification

A cette époque, l’Allemagne annonçait la construction de 2000 km d’ici l’an 2000… mais il en fut tout autrement puisque seulement 600 km furent réalisés… non sans retards.

Avant même la réunification de l’Allemagne, un accord entre la RFA et la RDA avait entériné l’amélioration de la liaison Hanovre – Berlin avec électrification de l’infrastructure aménagée pour circuler à 200 km/h. La technique prenait alors de l’avance sur la politique…

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Berlin Hauptbahnhof - 28 septembre 2014 - Arrivée d'une rame ICE2 qui vient de traverser la capitale allemande. L'amélioration des infrastructures ferroviaires a évidemment été un des chantiers principaux de la réunification dans les années 1990. © E. Fouvreaux

Cet accord prévoyait l’aménagement de la ligne existante adaptée (ABS, « Ausbaustrecke ») entre Hanovre et Wolfsburg puis 160 km de ligne nouvelle (NBS) jusqu’aux abords de la future capitale. Les choses sérieuses ne démarrèrent en réalité qu'après la réunification. La DB en profita pour innover en matière de pose de la voie, adoptant pour la première fois sur un grand axe la pose sur dalle béton. La mise en service survenait le 15 septembre 1998 soit 6 ans après le lancement des premiers chantiers.

Figurant au plan fédéral de 1985, la ligne nouvelle Cologne – Francfort fut la première ligne entièrement dédiée aux circulations à grande vitesse, avec des trains à 300 km/h et un profil beaucoup plus sévère admettant des rampes de 40 / 1000. Son tracé donna lieu à de nombreux débats, notamment pour la desserte de l’aéroport de Cologne-Bonn, réalisée en dérivation de l’axe principal, alors que celui de Francfort est desservi en ligne.

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Francfort Aéroport - 9 février 2008 - Le caractère multipolaire de l'Allemagne ne favorise pas la rapidité du train sur les longues distances, encore fortement concurrencé par l'avion. La connexion entre les deux modes à Francfort facilite l'accès à cet aéroport de premier plan en Europe et au-delà du continent. © R. Pisani

Cette NBS de 177 km fut mise en service le 25 juillet 2002 après 7 ans de travaux. Elle inaugura également les nouvelles rames ICE3, les fortes rampes interdisant la circulation des deux première séries ICE. Les gares de l’aéroport de Cologne et de Siegburg-Bonn furent livrées à la fin de l’été 2004.

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Francfort sur le Main - 25 septembre 2016 - Parmi les grands noeuds ferroviaires, Francfort sur le Main est une plaque tournante des dessertes ICE pour toute l'Allemagne, alors qu'une seule NBS y aboutit. Entrée simultanée d'un ICE1 et d'un ICE-T, la version pendulaire. © E. Fouvreaux

Le vrai train plutôt que la sustentation magnétique

La DB s’enticha à la fin des années 1990 d’un projet de train à sustentation magnétique pour relier Berlin et Hamburg en moins d’une heure à une vitesse maximale de 400 km/h. Evalué dans un premier temps entre 4 et 4,5 MM DM, il fut rapidement réévalué à plus de 12 MM DM, précipitant son abandon au profit de la modernisation de la ligne historique, très bien tracée et dont l'entraxe élevé permettait de circuler à 230 km/h. L’électrification était inaugurée en mai 1997 : à cette échéance, 2 MM DM avaient été dépensés. Avec l’achèvement complet des travaux en 1998, les dépenses atteignaient 4,5 MM DM pour une infrastructure autorisant la circulation des ICE1 et des ICE-T à cette vitesse maximale de 230 km/h.

En 2003, la section allemande de l’itinéraire Cologne – Liège, entre Cologne et Aix-la-Chapelle, était mise en service, comprenant une section de 40 km Köln - Duren autorisant une vitesse de 250 km/h, tout en étant une vraie ligne mixte, sur laquelle on peut voir circuler des trains régionaux ou du fret.

Dans la foulée, l’engagement de la section Nuremberg - Munich devait améliorer l’accès à Munich et au sud de la Bavière, caractérisée à la fois par l’intensité de son activité économique et un attrait touristique grandissant. Le schéma retenu prévoyait une NBS jusqu’à Ingolstadt et l’adaptation de la ligne existante (y compris avec mise partielle à 4 voies) pour y maximiser la vitesse (ABS) au-delà jusqu’aux abords de Munich. Lancés le 15 juillet 1994, les travaux ont dû composer avec un relief semi-montagneux, occasionnant de nombreux ouvrages d’art. La ligne a été réalisée de façon désormais classique en Allemagne pour des lignes nouvelles avec des rampes maximales de 25 / 1000.

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Sur la NBS entre Nuremberg et Munich - 6 août 2013 - La desserte Munich-Nurenberg Express est assurée par du matériel classique apte à 200 km/h avec les incontournable BR101. (cliché X)

Les difficultés de réalisation entraînèrent un doublement du coût du projet et de sérieux retards puisque sa mise en service n’intervint que le 28 mai 2006.

L’augmentation de capacité de la Magistrale entre Karlsruhe et Bâle figurait également dans les premiers projets établis dès 1964. Les premiers travaux de quadruplement débutèrent le 12 décembre 1987 entre Rastatt et Offenburg avec une mise en service par étapes d'environ 70 km en 2002.

Plus au sud, non loin de Bâle, le tunnel du Katzenberg fut livré en décembre 2012, levant un autre verrou de cet axe enregistrant plus de 320 circulations par jour. Cependant, la réalisation est complexe et l’incident sérieux du chantier au sud de Rastatt a révélé les faiblesses de la maîtrise d’ouvrage. DB Netz n’envisage pas l’achèvement du quadruplement des 200 km de cette ligne avant 2035 voire 2040, avec un coût toujours incertain, mais dont la dérive devrait être importante, puisque devisé à 4,5 MM€ en 2003 et près de 8 MM€ en 2015.

La réalisation de la NBS entre Erfurt et Nuremberg constitua le grand chantier de la décennie 2010, incluant la réalisation de deux antennes vers Leipzig et Halle ainsi que l’amélioration des performances entre Berlin et Leipzig pour circuler à 200 km/h. Au total, plus de 500 km de lignes ont été construits ou aménagés, avec 26 tunnels et 37 viaducs dont le plus long d’Allemagne, atteignant 8600 m. Dans un premier temps, les deux antennes depuis Erfurt vers Leipzig et Halle, totalisant 120 km, purent être livrés en décembre 2015, tandis que le tronc commun Erfurt – Bamberg, de 190 km, était mis en service deux ans plus tard. Durant cette période intermédiaire, l'insuffisance du parc équipé ERTMS limita de facto la vitesse des trains à 230 km/h, avec donc passage à 300 fin 2017.

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Würzburg - 23 septembre 2018 - L'accélération des liaisons entre Berlin et Munich a provoqué une forte augmentation du trafic au point que les ICE peuvent être pris d'assaut. Cet ICE à destination de Munich est de surcroît assuré par une seule rame ICE3, la DB étant confrontée de surcroît à une forte tension sur le parc. © transportrail

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Un mixage entre lignes nouvelles et pendulation

La logique d'amélioration des performances des liaisons Intercity n'a donc pas uniquement misé sur la réalisation de lignes nouvelles aptes à au moins 250 km/h. Les hautes vitesses entre 200 et 230 km/h ont aussi été adoptées et, contrairement à la France, l'Allemagne n'a pas tourné le dos à la pendulation. Non sans difficultés ! L'objectif était de procurer des gains de temps par l'optimisation de l'usage du réseau classique, la technique pendulaire accélérant les trains sur les parcours sinueux. La mise en service des ICE-T à partir de 1999 sur les liaisons Stuttgart - Zurich, Berlin - Hamburg, Berlin - Munich - Francfort - Dresde et Berlin - Düsseldorf. Cependant, entre l'incendie d'une rame et des fissurations d'essieux détectée en 2008 a mis en cause ce matériel dont le retour en service d'étala sur près de 4 ans. Pour autant, la DB n'a pas abandonné la technique pendulaire... mais ne l'utilise qu'avec parcimonie, quelque peu refroidie par cette expérience. 

Evolution des équipements

Les NBS ont d’emblée fait le choix de la voie sur dalle, sans ballast. Une vraie différence par rapport aux LGV françaises… sauf une section d’essai sur la LGV Est, dans le tunnel de Marseille sur la LGV Méditerranée et celui de la ligne nouvelle Perpignan – Figueras. De la sorte, les phénomènes de soulèvement de ballast avec le carénage inférieur des ICE sont éludés, mais d’autres questions sont soulevées sur les modalités de renouvellement de la voie et le traitement de mouvements naturels (un sujet pas forcément anodin avec les évolutions du climat).

Le système Rheda 2000 a donc été adopté pour les premières réalisation : les traverses type bibloc en béton sont installées, avant de couler la dalle, sur une armature composée de rails provisoires. Ensuite, à partir de 2006, la technique FFB (Feste Fahrbahn Bögl) a été retenue, prenant la forme d’éléments préfabriqués pour constituer la dalle sur laquelle est ensuite installée la voie, les traverses étant positionnées

Etrangement, les 3 gares intermédiaires situées sur les 100 km de la NBS entre Nuremberg et Ingolstadt disposent de voies traditionnelles sur ballast… ce qui est étonnant : c’est aussi en gare que la voie sur dalle présente le plus d’intérêt, en stabilisant la distance entre la voie et le quai, pour atteindre les normes d’accessibilité.

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Allersberg - 18 avril 2015 - Voie sur dalle... mais sur ballast pour les voies à quai : un mélange étonnant. © J.J. Socrate

Nuremberg – Ingolstadt a également été la première NBS allemande équipée en ERTMS niveau 2, et non pas du traditionnel LZB.

La grande vitesse en Allemagne, demain

Deux nouvelles sections sont en chantier, reliant Stuttgart à Ulm, maillon de pleine ligne du très controversé projet Stuttgart 21, et entre Frankfurt et Mannheim, un axe totalement saturé malgré la présence de deux lignes à double voie. En outre, dans le cadre des études sur l’horaire cadencé intégral en Allemagne, le projet de relèvement de la vitesse à 230 km/h de la ligne Bielefeld – Hanover pourrait être abandonné au profit d’une ligne nouvelle plus rapide afin d’assurer le trajet Cologne - Berlin en moins de 4 heures, ce qui renforcerait l’attractivité des liaisons longue distance : les temps de parcours en 2019 oscillent entre 4h18 et 4h53.

Les réflexions sur la mise en place d’un horaire cadencé intégral en Allemagne pourraient entraîner la mise à l’étude de nouveaux projets d’accélération des liaisons entre les nœuds, tout comme les débats européens sur un rééquilibrage entre le transport ferroviaire et le transport aérien dans une approche des déplacements réduisant leur empreinte environnementale. Parmi les probables priorités figure notamment un T à définir entre Frankfurt, Fulda et Gemünden vers Würzburg. Cependant, les projets ferroviaires sont souvent sujets à controverses, comme Stuttgart 21, élément occidental d’une démarche de long terme sur l’axe Stuttgart – Munich.

Depuis quelques semaines émerge par ailleurs l’idée de repenser complètement la gare centrale à Cologne, dans une logique similaire… ce qui semble aussi conforter l’idée selon laquelle il ne faut pas se limiter au traitement des sections entre les nœuds.

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Cologne - 14 septembre 2013 - Il est un symbole de la ville comme la cathédrale toute proche, mais c'est aussi une contrainte pour l'exploitation du fait de la courbe de faible rayon qui précède l'entrée en gare. L'accès aux rames n'y est pas évident en raison de lacunes horizontales importantes. © transportrail

De ce point de vue, c’est aussi une autre différence assez importante entre l’Allemagne et la France : les derniers kilomètres français ne sont pas toujours exemplaires – comme par exemple, la longue section de près de 2 km à 30 km/h pour l’accès à Paris Est – alors que les mouvements dans les grandes gares allemandes sont généralement bien plus rapides : jamais moins de 40 km/h, et les accès à 60 voire 80 km/h sont très courants. Ils sont plutôt l’exception en France, comme par exemple la gare de Paris Nord… ou partiellement présents comme à Paris-Montparnasse où les voies 1 à 9, réservées aux TGV, sont  aptes à 60 km/h, alors que les autres voies sont limitées à 30 km/h.

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Würzburg - 23 septembre 2018 - Arrivée la gueule ouverte d'une rame ICE2 sur ce plan de voies organisé pour des entrées et sorties à 60 km/h : la performance des zones de gare est aussi un facteur de performance concourant non seulement au temps de parcours mais aussi au débit, en libérant plus rapidement les itinéraires. © transportrail

C’est aussi cela la grande vitesse en Allemagne : on essaie de ne pas oublier le dernier kilomètre…