Pour arriver à l'heure, partir à l'heure reste une base. C’est la partie la plus visible, surtout du point de vue du voyageur, d’une démarche de remise en ordre de la production ferroviaire, plus particulièrement de la conception horaire et de l’exploitation au quotidien, incarnée par la campagne « H00 » de la SNCF. Ce qui ressemble à une lapalissade ferroviaire est une des suites du rapport sur la robustesse paru à l’été 2017.

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Reuilly - 17 juillet 2014 - Ce TER Paris - Bar le Duc accuse déjà une vingtaine de minutes de retard et la marge de 4 min 30 aux 100 km sera insuffisante pour limiter les dégâts. Alors, quel juste équilibre entre performance et robustesse ? © J.J. Socrate

L’excès de marge nuit à la santé du système ferroviaire

Une notion semble faire – enfin – son chemin : « trop de marge tue la marge ». En clair, ce n'est pas en allongeant les temps de parcours qu'on améliorera la régularité du service. Ce n’est pourtant pas vraiment ce que le système ferroviaire a assené – souvent à l’excès – depuis une bonne vingtaine d’années, sous couvert de robustesse, qualité de service et autres « promesses voyageurs ».

L’excès de marge démobilise les acteurs sur le terrain (à quoi bon se presser ?) et dévalorise le service rendu au voyageur (qui voit les temps de parcours se dégrader au fil des ans sans comprendre pourquoi), et enfin dégrade la rentabilité des investissements de performance. Ce ne sont certes que quelques minutes. Cependant, pour un trajet quotidien sur un Transilien ou un TER, à la fin de la semaine, cela finit par compter. A l’opposé du spectre, sur un TGV, les minutes supplémentaires ajoutées « pour la robustesse » sont à pondérer avec le coût de la minute gagnée par la réalisation de la ligne à grande vitesse.

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Enghien les Bains - 25 septembre 2013 - 5% de marge de régularité en Ile de France, comme sur les TGV. C'est finalement peu par rapport à la densité du trafic et aux multiples aléas d'exploitation. Ceci dit, les temps de stationnement tendent à augmenter et constituer une forme de marge de régularité déguisée. © transportparis

L’excès de marge a aussi un impact capacitaire, en particulier sur les sections les plus chargées du réseau, en Ile de France comme dans les grands nœuds métropolitains, du fait de l’accentuation des écarts entre les sillons les plus rapides et les plus lents. Pas vraiment ce que doit rechercher un opérateur et un gestionnaire d'infrastructures ferroviaires... car tous les professionnels de l’exploitation savent qu’il faut rouler tendu dans la partie la plus chargée d’un nœud ferroviaire, en particulier pour limiter la dispersion des comportements de conduite. Léon Sartiaux puis Raoul Dautry, respectivement au Nord et à l’Ouest, ne rappelaient-ils pas que leurs « trains sont à l’heure parce qu’ils sont tendus » ?

Dans ce dossier, transportrail développe quelques bases sur la construction horaire.

La marge est indissociable de l’horaire

Pour concevoir l’horaire que verra le voyageur ou le transporteur de marchandises, il faut d’abord un temps « sec » lié aux performances du train et de l’infrastructure : c’est le temps de parcours le plus réduit réalisable dans des conditions normales d’exploitation. On y ajoute ensuite 2 types de marge, pour les travaux (2 min 30 pour 100 km en général) et pour les aléas d’exploitation (2 min aux 100 km), d’où une enveloppe de base de 4 min 30 aux 100 km. Voici pour le réseau classique. Par exception, devenue rare au fil des ans (mais c’était systématique pour les trains classiques les plus rapides d’avant le TGV, et ces derniers en bénéficiaient souvent sur ligne classique), on réduit à 0,5 la marge « aléas » pour certains trains privilégiés, d’où une marge totale de 3 mn aux 100 km. Sur les lignes à grande vitesse et pour les Transilien, la marge de régularité est de 5% du temps de parcours sec. Signalons tout de même une exception : l’axe Paris – Clermont Ferrand, où les trains Intercités restent tracés avec une marge de 2 minutes aux 100 km hors Ile de France (la limite étant à Moret-sur-Loing), mais il s’agit d’une exception « sous pression politique » pour obtenir un temps de parcours de 3 h exactement, et elle n’a jamais été reproduite ailleurs.

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Sur la LN2 - 21 juillet 2013 - Sur les lignes à grande vitesse, la marge est calculée à 5% du temps sec : la méthode classique est en effet totalement inadaptée et conduirait à des provisions de l'ordre de 30 minutes sur un Paris - Marseille, pour une marge réelle autour de 10 minutes. © J. Sivatte

Schématiquement, on peut dire que la marge à la distance est adaptée aux situations moyennes, et inadaptées aux deux cas que sont les parcours longs à grande vitesse (marge trop élevée, elle dépasserait ainsi 30 mn pour un TGV Paris - Marseille) et les parcours courts à arrêts nombreux (marge trop faible face à de nombreux aléas possibles).

Entre ces 3 méthodes, les écarts ne sont pas anodins : la méthode de calcul de la marge influe donc assez sensiblement sur le temps de parcours commercial. Deux exemples : entre les deux extrêmes, (4 min30 / 100 km et 5%), il y a 9 minutes à discuter sur l’axe Paris – Belfort et 15 minutes sur Bordeaux – Marseille.

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Beaucaire - 18 mai 2014 - La transversale sud est une ligne structurellement malade du fait de sa longueur et de sa forte imbrication avec les lignes radiales qu'elle emprunte entre Bordeaux et Marseille, sans compter les modalités de correspondance tout au long du parcours. C'est un sujet récurrent et les orientations en cours privilégient la fréquence et une bonne desserte des territoires à la quête de performance absolue. © R. Lapeyre

En d’autres termes, la conception et la répartition en ligne de la marge de régularité est un réservoir de gain de temps à investissement nul… dans la limite du raisonnable : entre un temps de parcours « au cordeau » et une vulnérabilité au moindre aléa interne ou externe, on mesure l’importance du compromis d’une part et de l’exigence de l’efficacité de chaque étape de production du service. Celui qui conçoit l’horaire ne peut faire abstraction de la « vraie vie »… et du retour d’expérience qui va avec (les trains systématiquement en retard étant poétiquement baptisés « trains malades » et faisant l’objet d’un suivi particulier afin de traiter cette situation).

Après la marge, la détente

Des détentes peuvent être ajoutées ensuite pour l’insertion des sillons dans les sections au trafic dense : c’est la domestication, touchant les sillons les plus rapides pour insertion entre des sillons plus lents. Dans le même registre, la détente peut être appliquée pour faire coïncider des contraintes horaires dans des nœuds ferroviaires. C’est le principe du fil de laine plus long que la distance entre 2 punaises : « ça baille ». L’approche des bifurcations convergentes est ainsi particulièrement concernée.

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Montrastruc La Conseillère - 13 avril 2011 - Exemple de ligne sur laquelle la détente est souvent appliquée : les voies uniques pour la gestion des croisement, faute de quoi le train devra surstationner encore plus en gare pour attendre la libération de la voie par le train de sens contraire. © G. Desreumaux

Autre forme de détente, l’impact de chantiers exceptionnels, comme par exemple sur l’axe Paris – Toulouse pour la décennie à venir, pour lequel l’ensemble des travaux de renouvellement et de modernisation doivent être contenus dans une enveloppe, fluctuante d’une année sur l’autre en fonction de la consistance du programme.

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Coutras - 22 juillet 2013 - Dans la catégorie des trains régulièrement très détendus, les trains de nuit, surtout sur le trafic international comme ici avec un Paris - Madrid à l'époque où celui-ci existait encore. Heureusement car ces trains sont intrinsèquement sensibles avec les modalités de franchissement des frontières échappent souvent aux opérateurs ferroviaires et peuvent prendre du temps. © R. Lapeyre

Petits paradoxes des accès aux gares

Le diable est parfois dans les détails. Imaginez une gare assez consistante, par exemple Rennes, sur laquelle d’importants investissements ont été consentis avec la réalisation de la LGV BPL… mais sur laquelle une seule voie par sens autorise une entrée en gare à 60 km/h, ce qui au demeurant reste moyen pour une gare passante. Si les trains prévus pour utiliser ces itinéraires sont tracés avec cette capacité (exploitation « en tubes » ) mais qu’en réalité, 2 fois sur 3, ils arrivent en gare par un itinéraire à 30 km/h qui « arrange » le régulateur, ce sont au bas mot 90 secondes qui s’envolent, d’autant plus pénalisantes dans le sens pair pour assurer la bonne insertion aux convergences sur la LGV (à Sablé et Courtalain). A comparer au coût de la minute gagnée sur LGV, sans compter le contraste pour le voyageur…

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Toulouse Matabiau - 26 novembre 2010 - 30 km/h dans la zone de gare, c'est bien peu alors que les matériels sont capables de faire bien mieux. Le nombre de minutes-voyageurs perdues est assez prodigieux dans de nombreuses gares françaises : l'entrée à 60 km/h (a minima) reste une exception... © J.J. Socrate

Du bon usage des performances du matériel roulant

Dans le tracé de l’horaire, les coefficients d’accélération et de freinage pris en référence dépendent des modalités d’exploitation et notamment de l’homogénéité du matériel pour une même mission. A défaut, le bon sens veut qu’on trace sur le matériel le moins performant. En France, les valeurs retenues sont assez en-deçà de ce qu’autorise le matériel, en utilisant environ 65% des aptitudes, du moins à la SNCF. Ainsi par exemple en Ile de France, les normes de tracé en accélération prévoient une adhérence prudente (déterminante pour l’accélération) et un freinage à 0,60 m/s².  A la RATP, culture urbaine oblige, les coefficients sont nettement plus élevés, proches de 100% en accélération et de 85% au freinage.

Temps de stationnement : une marge déguisée ?

Parmi les causes d’augmentation des temps de parcours, l’inflation des temps de stationnement. L’arrêt d’une minute qui était souvent la règle dans les années 1970 sur les trains rapides est devenu impossible avec les TGV dont l’architecture (physique et informatique) ne permet guère de faire moins de 2 ou 3 minutes avec une porte par voiture pour un peu plus de 80 voyageurs en moyenne (pour un Duplex).

Sur les TER, il est vrai que certains matériels (au hasard les X72500) ont un circuit de commande des portes particulièrement long. Néanmoins, l’arrêt à 30 secondes, pourtant dans les référentiels, devient de moins en moins courant, alors qu’il est parfaitement envisageable dans des gares de moindre importance avec nombre de séries de matériel (toutes les autres !), et ce d’autant plus dans les gares dotées de quais mi-hauts de 550 mm pour un accès de plain-pied.

La généralisation des tracés d’arrêt à 1 minute dans le domaine TER est à considérer comme un subterfuge pour l’opérateur afin de se donner un peu plus de marge et ainsi masquer artificiellement un déficit de rigueur dans la tenue de l’horaire : plutôt que d’inspecter le fond, on colmate la brèche…

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Thizay - 26 juillet 2013 - Matériel véloce et bien motorisé, les X72500 sont handicapés par une séquence d'ouverture et de fermeture des portes des plus longues, consommant une grande partie des gains de temps procurés par les performances de ces automoteurs. © J.J. Socrate

Mais il est vrai qu’avec l’augmentation du trafic, surtout sur les TER, ce qu’on appelle parfois « arrêt métro » n’est pas forcément réaliste dans toutes les gares, mais à l’inverse, la généralisation de l’arrêt à 1 minute est consommatrice de capacité.

Chez nos voisins européens ?

La ponctualité au départ est forcément une règle élémentaire, très ancrée dans le fonctionnement quotidien : en Suisse ou en Autriche, le départ s’effectue le plus souvent en « H00 » ou au grand maximum à « H15 ».

Expérience déjà relatée dans nos colonnes en Autriche, les arrêts à la minute y sont monnaie courante même sur des Intercity (grâce notamment à une offre abondante qui limite le volume d’échanges par train). On y a même rencontré des arrêts à 40 secondes sur les trains Westbahn entre Salzburg et Vienne, grâce aux accès commodes des automotrices Kiss.

L'homogénéisation des compositions par missions, ou au moins une puissance massique similaire en cas de mixité de flotte, est très répandue, encore plus qu’en France, y compris sur le trafic régional. Cela peut même se pratiquer sur des rames tractées allongées en fin de semaine, avec une locomotive supplémentaire… une pratique totalement invisible en France.

Les horaires sont généralement tracés en prenant en considération les aptitudes maximales du matériel en accélération (par exemple 1,2 m/s² pour une automotrice Flirt des CFF ou une BR423-425-430 de la DB) et un coefficient assez élevé au freinage, soit au moins 0,8 m/s².

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Karlsruhe - 31 octobre 2016 - Les performances des automotrices S-Bahn de la DB sont pleinement utilisées sur des marches assez tendues avec des temps de stationnement inférieurs à 40 secondes. La marge de régularité est généralement définie à 7% du temps de parcours sec, avec une distribution en ligne hétérogène en finction des zones critiques. © transportrail

En revanche, la marge de régularité peut être plus élevée : elle oscille entre 7 et 10% en Suisse et sa distribution n'est pas forcément linéaire comme en France. Situation extrême en Espagne sur les AVE : les trains à grande vitesse disposent d’une marge concentrée sur la fin de parcours, ce qui aboutit à de fréquentes arrivées en avance de 10 à 15 minutes, en lien avec le remboursement intégral du billet en cas de retard supérieur à 5 minutes.

Conclusion

La conception de l’horaire – notamment la définition des marges – exprime aujourd’hui la propension des opérateurs à privilégier, même artificiellement, la régularité affichée pour limiter les pénalités versées aux autorités organisatrices, dans un contexte d’exploitation de plus en plus difficile, entre la multiplication des travaux, conséquence du retard d’investissement sur le réseau, d’augmentation du trafic, de multiplication des actes de malveillance… Faire l’heure n’est pas chose facile, ne le nions pas. Cependant, il est tout de même paradoxal de ne pas avoir lésiné sur la dépense avec le développement des LGV et de tarder à réexaminer les pratiques de conception horaire.

Outre l’aspect temps de parcours, on rappellera encore une fois que le tandem KVB-VISA (contrôle de vitesse par balise et vitesse sécuritaire en approche) ont coûté environ 15% de capacité sur le réseau. L’augmentation de l’espacement minimum entre deux trains a eu pour effet de ralentir les circulations surtout dans les grands nœuds, là où cette carence est aujourd’hui la plus manifeste ! On se situe là bien au-delà de ce qui se pratique dans la plupart des pays voisins, et c’est souvent flagrant « à l’œil nu » dès qu’on franchit les frontières.

SNCF Réseau semble fortement miser sur ERTMS, en annonçant un gain de capacité de 25%, mais la technologie aura ses limites, et les lois de la physique l’emporteront toujours surtout sur de grands axes où cohabitent des circulations aux vitesses très hétérogènes, comme par exemple Angers – Nantes entre des TGV à 220 km/h, des TER à 160 ou 200 km/h et du Fret à 100 km/h… Le métier d’horairiste a de l’avenir, qu’on se le dise !