De POCL à la modernisation de la LN1

La relation entre la capitale et la deuxième métropole française est assurément une réussite technique – elle a démontré la possibilité de faire rouler à un rythme soutenu des trains à 300 km/h – et commerciale, avec un trafic intense. Les perspectives d’évolution du trafic ont donné lieu, depuis 2005, à des prises de position très contrastées, révélatrices d’une culture ferroviaire incarnée par la primauté au développement de nouvelles infrastructures sur une analyse des besoins et la valorisation des lignes existantes.

Aux origines : le TGV Limousin – Auvergne

POCL (Paris Orléans Clermont Lyon) n’est pas le premier projet de liaison à grande vitesse vers le Massif Central : déjà en 1991, le schéma directeur des lignes à grande vitesse proposait une liaison Limousin / Auvergne en forme de Y inversé pour relier le Berry et le Nivernais par une ligne nouvelle comprenant un tronc commun entre la sortie de Paris et la Beauce, une antenne vers Les Aubrais et une seconde rejoignant l'axe Paris - Clermont-Ferrand du côté de Gien.

Deux ans après avoir été présenté, ce schéma directeur fut ajourné par l’Etat, le jugeant surdimensionné. On évoqua alors des alternatives, notamment le recours à des trains pendulaires, notamment pour Paris – Toulouse voire même Paris – Strasbourg. Finalement, plusieurs lignes de ce schéma directeur furent réalisées : Est, Méditerranée, Rhin-Rhône, Bretagne Pays de Loire et Aquitaine. Le projet vers l’Auvergne et le Limousin fut placardisé, son équilibre économique étant jugé insuffisant.

Un projet multifonctions

La perspective d’une ligne à grande vitesse par le centre du pays est réapparue par les tendances d’évolution du trafic sur la LGV Sud-Est, dont la section dimensionnante entre Vémars et Pasilly accueillait, au début des années 2000, un peu plus de 250 circulations par jour. La création d’une seconde ligne entre Paris et Lyon est donc liée à des hypothèses d’évolution du trafic imaginant la saturation de la LN1 en 2025. Il est vrai qu’avec près de 270 circulations en 2009, la LGV se rapprochait d’une situation critique. Pour la SNCF, ce scénario était également l’occasion de pousser un projet de très grande vitesse, avec une ligne apte à 360 km/h pour proposer un temps de parcours de l’ordre de 1h45 entre Paris et Lyon.

Serbonne - 9 avril 2015 - Traversant la campagne iconnaise, une rame Duplex, matériel désormais basique sur le réseau à grande vitesse. La section entre Crissenoy et Pasilly est la plus chargée de la LN1, accueillant les flux radiaux venant de Paris-Lyon mais aussi les Intersecteurs Nord et Atlantique, avant la bifurcation vers Dijon et la LGV Rhin-Rhône. © J. Briand

A partir de 2005, la SNCF engagea une étude interne sur le doublement de la LN1, présenté en 2007 à Anne-Marie Idrac, alors présidente de l’entreprise, puis à l’influent ministre de l’Intérieur de l’époque, Brice Hortefeux, par ailleurs élu auvergnat. Il apparut rapidement que ce scénario était peu réaliste, au regard des travaux à engager sur la ligne existante : il fallait donc construire une ligne nouvelle parallèle, en réalité séparées de 50 à 100 m selon Michel Leboeuf dans son ouvrage Grande Vitesse Ferroviaire. Donc quitte à faire une ligne nouvelle en bonne et due forme, rien n’obligeait à suivre le fuseau de l’actuelle infrastructure, et donc d’envisager la desserte de nouveaux territoires, à l’écart du réseau TGV.

Le projet POCL intègre d’autres objectifs que le délestage de la LGV Paris – Lyon :

• soulager la gare de Paris-Lyon en utilisant la gare de Paris-Austerlitz : moins bien desservie, elle serait complétée d’une « avant-gare » située à la bibliothèque François Miterrand. Sous la dalle de l’avenue de France, existent des réserves en ce sens pour une gare « Grandes Lignes », connectée à la ligne 14 du métro ;
• augmenter la capacité entre Paris-Austerlitz et Juvisy au profit du RER C ;
• proposer une liaison Paris – Lyon plus rapide que par la LN1, afin de dévier sur POCL un maximum de circulations Paris – Lyon et au-delà (Saint Etienne, Grenoble, Annecy, Milan, Arc Méditerranéen) afin de cantonner l’usage de la ligne actuelle aux relations vers la Bourgogne, la Franche-Comté et la Suisse, mais aussi aux liaisons intersecteurs Nord / Est – Midi. Accessoirement, le gain de temps est considéré comme une compensation à l’arrivée au bipôle Bibliothèque – Austerlitz, moins valorisant que la gare de Lyon ;
• assurer une liaison Paris - Clermont-Ferrand en 2 heures ;
• intégrer le Berry, le Limousin et le Quercy au réseau TGV par une bretelle se raccordant à l’axe POLT pour la desserte de Bourges, Châteauroux, Limoges et Brive ;
• intégrer la desserte de Montluçon ;
• améliorer la liaison transversale Vallée du Rhône – Atlantique par le raccordement à l’axe Tours – Nevers électrifié en 2008 et 2011.

POCL est ainsi constitué d’une ligne nouvelle quittant Paris par le réseau Austerlitz, et rejoignant l’agglomération lyonnaise à hauteur de Montanay, à la bifurcation entre la LN1 (Paris – Lyon) et la LN4 (Montanay – Valence TGV). Plusieurs tracés ont été envisagés :

• Ouest, à l’ouest de l’axe POLT existant entre Orléans et Vierzon ;
• Médian, à l’est de l’axe POLT et de Bourges
• Est, à l’est d’Orléans et plus proche de la ligne du Bourbonnais.

Coût du projet : 12,9 MM€ selon l’évaluation de 2010. D’emblée, RFF mit en avant le besoin d’une forte contribution publique de l’ordre de 9,6 à 10,7 MM€, sa propre contribution oscillant entre 2,2 et 3,3 MM€, avec un apport maximal sur le scénario médian.

POCL fait partie de l’abondant projet de Schéma National des Infrastructures de Transport adopté en 2011, mais rapidement considéré infinançable. Il fallait, comme en 1991, promettre « le TGV partout et pour tous » sans se soucier de l’impact financier : « l’intendance suivra ! ».

Une première concertation a eu lieu en 2010-2011 sur la base de quatre familles de tracé pour jeter les bases du dossier du Débat Public, qui s’est tenu entre octobre 2011 et mars 2012, avec pour conséquence la concentration des études sur les scénarios Ouest et Médian. Sans surprise, du côté des collectivités locales, chacun exprima un avis en faveur du tracé maximisant leur propre intérêt : l’Auvergne soutenait le scénario Médian avec l’appui de Rhône-Alpes  Centre le scénario Ouest tandis que la Nièvre essayait de remettre en piste un scénario Est… tout comme la SNCF qui souhaitait le tracé offrant le temps de parcours Paris-Lyon le plus rapide.

Différentes options complémentaires ont également été explorées :

• un raccordement à Mâcon à la LN1, pour réduire le linéaire à construire ;
• une gare de correspondance à Orly avec la ligne nouvelle d’interconnexion sud Ile de France alors également à l’étude ;
• l’intégration de la desserte de Saint Etienne via Roanne, sans passer par Lyon, modifiant les raccordements envisagés pour la desserte de Roanne ;
• la desserte de Lyon uniquement par Lyon Perrache (mais posant d’évidents problèmes d’organisation des correspondances dans le nœud lyonnais) ;
• la création d’une branche vers Gien pour la desserte des villes situées au nord de Nevers ;
• un raccordement entre POCL et l’axe Paris – Clermont-Ferrand pour intégrer au projet des relations TGV Lyon – Clermont-Ferrand ;
• différentes évolutions de tracé autour d’Orléans et en Sologne notamment.

A l’été 2012, les scénarios Ouest et Médian étaient maintenus, RFF approfondissant les études sur ces bases.

Parallèlement, le rapport de la Commission Mobilités 21 porta un premier coup au projet POCL en considérant qu’il n’était pas prioritaire, en reportant sa réalisation au-delà de 2030. Rapidement, le rapport a été critiqué par des élus locaux, pourtant pas tous au diapason sur le choix de tracé, mais ayant tous le même réflexe jacobin d’un positionnement par rapport au temps de trajet vers Paris et de liaisons sans arrêt intermédiaire depuis leur territoire. Il le fut aussi par une partie de la SNCF, notamment de Michel Leboeuf puisque sa direction Grands Projets et Prospectives voyait son projet phare remis en cause…

LN1 au PK 155 - 6 août 2016 - Un peu de diversité sur la LGV avec la présence de Thalys assurant une relation vers Marseille. Ce type de liaisons ponctuelles contribue à la complexité de la grille horaire sur la première ligne à grande vitesse française. © F. Brisou

Mais entre le coût considérable du projet devant être financé d’abord par les collectivités locales, l’atonie du trafic et l’expérience des 5 lignes nouvelles alors en travaux simultanément (Est phase 2, Rhin-Rhône, SEA, BPL et CNM), bien des facteurs convergeaient vers une pause durable sur le projet POCL.

Le scénario Médian a finalement été retenu en février 2015, avec une jonction sur l’axe Paris – Clermont-Ferrand au sud de Nevers avant de rejoindre la LN1 à Montanay en passant au nord de Roanne.

Un horizon de saturation qui recule

La capacité de la LN1, équipée de la TVM300, le premier système de signalisation en cabine pour ligne à grande vitesse, débite théoriquement 13 sillons par heure, dont 11 utilisables, les 2 sillons résiduels étant réservés pour gérer les aléas d’exploitation.

Cependant, depuis 2009, le trafic a diminué assez sensiblement avec un pic désormais à 230 circulations par jour, du fait d’un tassement de la fréquentation, par les effets conjugués de la dépression économique, d’une hausse des tarifs et de l’arrivée régulière de rames Duplex augmentant la capacité unitaire des trains, retardant le besoin de création de circulations supplémentaires pour gérer l’évolution du trafic.

Crissenoy - 16 juillet 2017 - Les rames Sud-Est, même rénovées, n'ont cessé de voir leurs prestations réduites depuis 20 ans, supplantées en capacité et en performance par les rames Duplex. © D. Minaca

En 2013, RFF lança de premières études exploratoires pour évaluer d’une part le taux de saturation réel de la LN1 et d’autre part les possibilités d’augmentation de capacité par l’usage d’une nouvelle signalisation, en visant un gain de 5 sillons par heure, de 5 minutes sur le temps de parcours et de 5 points de régularité. Démarche inverse de POCL, il s’agissait aussi d’évaluer les circulations nouvelles qui ne pourraient être satisfaites par la capacité actuelle de la LN1, en partant donc des besoins : à l’époque, il était encore question de développer l’offre Intersecteurs, les liaisons France – Espagne (Guillaume Pépy s’était lui-même engagé sur 12 allers-retours France – Espagne) et France – Italie.

L’accueil fut assez mitigé : RFF prenait le contrepied des études internes de la SNCF et particulièrement du maître à penser de la grande vitesse : dans son chapitre consacré à POCL, Michel Leboeuf se montre particulièrement critique à l’égard des « thuriféraires d’ERTMS » alors qu’aucun réseau – selon lui – n’arrive à débiter 16 trains par heure et par sens avec ce système de signalisation, et que le gain de capacité sera consommé avant 2030 avec des prévisions de hausse du trafic qu’on attend toujours (notamment sur des liaisons internationales Paris – Rome ou Paris – Séville). Bref, une bataille idéologique… mais qui omettait un facteur décisif en faveur de l’amélioration de la LGV existante.

Michery - 15 août 2016 - Le développement de l'offre Ouigo s'est d'abord concrétisé par la transformation d'une partie des liaisons Intersecteurs, mais désormais, la création de liaisons vers les gares centrales parisiennes commence à bousculer la structure de desserte TGV de façon plus large, ce qui ne va pas sans poser quelques questions sur une démarche à très court terme et des divergences entre les activités TGV... © J. Briand

De POCL à la modernisation de la LN1 grâce à ERTMS

Rapidement, les études menées par RFF (devenu entretemps SNCF Réseau), ont envisagé l’utilisation d’ERTMS sur la LN1. Les sillons étant relativement homogènes entre eux, l’apport capacitaire pourrait donc être assez conséquent, d’autant que, parallèlement, la SNCF a fortement réduit les prestations des rames Sud-Est sur cet axe, maximisant l’emploi de rames Duplex ou au moins Réseau, avec donc des éléments disposant d’au moins 8800 kW, contre 6400 kW pour les anciennes rames orange.

LN1 vers le PK155 - Les rames Sud-Est ont accompli un record absolument remarquable avec près de 14 millions de kilomètres parcourus pour les rames les plus anciennes, prouvant la fiabilité de la technique. Pourtant, les motrices sont dérivées des BB22200 conçues pour circuler à 160 km/h. © F. Brisou

Petit calcul de coin de table : aujourd’hui, la distance séparant 2 rames circulant à 300 km/h sous TVM300 est de l’ordre de 15000 m tandis que la distance de freinage en service (sans recourir au freinage d’urgence) est de l’ordre de 7500 m sur rail sec. Il existe donc une réserve capacitaire potentielle à explorer, même en conservant une marge pour aléas divers (adhérence, performance au freinage diminuée sur une rame…).

Le niveau 2 ERTMS ouvre la voie à d’autres réflexions apparues au cours des études préliminaires, notamment sur l’implémentation d’une fonction de pilotage automatique sur la LGV afin de paralléliser au maximum les sillons en s’affranchissant de l’aléa humain, comme sur les lignes de métro conventionnelles.

En tirant le fil de la pelote, il est cependant apparu que la technologie des 26 postes de signalisation de la LN1, de type PRS, sont trop anciens pour être informatisés afin d’être compatibles ERTMS, qui devient l’outil de renouvellement des installations.

En outre, qui dit augmentation du trafic dit analyse des besoins électriques : 5 sous-stations supplémentaires seront créées et 6 renforcées.

Ainsi, ERTMS niveau 2 sur la LN1 permet de resserrer l’intervalle minimal à 3 minutes pour des sillons sans arrêt au Creusot ou à Mâcon : dans l’absolu, il serait possible de tracer 20 sillons par heure et par sens, mais entre l’impact de la desserte de l’une des deux gares TGV et le souci de disposer de sillons de respiration pour gérer les aléas d’exploitation, SNCF Réseau a admis que la capacité pourrait être portée à 16 sillons par heure et par sens.

Pour assurer cet objectif, des évolutions sur la signalisation aux extrémités de la LN1 ont été étudiées : redécoupage du block automatique lumineux entre Paris et l’entrée de la LGV à Créteil, même chose côté lyonnais entre Sathonay-Rillieux et Lyon Part-Dieu, tandis qu’ERTMS sera aussi installé sur une partie de la LN4 (Montanay – Valence TGV) pour optimiser l’insertion des sillons à la convergence de Montanay, souvent difficile pour les TGV venant de Lyon Part-Dieu.

Lyon Part-Dieu - 9 avril 2012 - Créée avec la ligne nouvelle, la gare de Lyon Part-Dieu est devenue la première gare française hors Ile de France, mais l'engorgement de ses accès devient une contrainte pour l'ensemble des circulations ferroviaires. Toute réflexion sur le développement de la grande vitesse ne peut faire abstraction du fonctionnement du pivot que représente cette gare au niveau national. © transportrail

Ainsi, en partant d’un projet maximaliste de nouvelle LGV d’un coût estimé autour de 13 MM€, on en arrive à un projet de modernisation de la LGV existante fondé sur l’échéance de renouvellement des installations de signalisation, occasion d’implémenter de nouvelles technologies (ERTMS) pour en augmenter la capacité et ainsi singulièrement reporter l’horizon de saturation de la LN1 : l’opération baptisé « Haute Performance Grande Vitesse Sud-Est » (HPGV SE) représente un investissement d’environ 650 M€. Il est financé par SNCF Réseau sur le budget de renouvellement, et par l’Union Européenne puisque qui dit ERTMS dit interopérabilité et donc fonds européens, avec une contribution de 117,2 M€ attribuée en fin d’année 2017 pour une mise en service envisagée à horizon 2025.

Et pour couronner la « victoire » de l’optimisation du réseau existant sur la création d’une ligne nouvelle, le Conseil d’Orientations des Infrastructures a confirmé en début d’année 2018 le report sine die du projet POCL au profit de l’opération HPGV-SE, consacrant l'analyse selon laquelle il y a encore de la capacité sur les LGV...

TGV 2020 : un autre levier capacitaire

Autre levier d’augmentation de la capacité : les trains. Les premières rames Duplex ont désormais passé le cap de la vingtaine d’années de service et ont déjà largement œuvré à cette cause. Les rames Sud-Est sont devenues très minoritaires sur la LN1, tandis que sur les relations Intersecteurs, initialement terrain de prédilection des rames Réseau, la formule à deux niveaux a été largement développé.

On notera qu’en 20 ans, la capacité d’une rames Duplex a augmenté de 10% environ, puisque les premiers éléments affichaient 509 places, tandis que les rames Océane livrées depuis 2017 proposent 558 places, notamment par le choix de 5 salles de première classe au lieu de 6 et une disposition des sièges plus compacte en seconde classe.

Dans les relations toutes particulières entre Alstom, la SNCF et l’Etat, est apparu en 2012 l’idée d’une nouvelle génération de TGV, plus capacitaire, plus performant, moins énergivore, moins bruyant et surtout moins cher. Objectif : approcher les 600 places assises sur une rame de 200 m de long en configuration classique, c’est-à-dire hors produit low-cost, car un élément Ouigo affiche déjà 634 places (bien tassées…)

Parmi les solutions pour l’atteindre, Alstom semble devoir jouer à la fois sur l’architecture de la rame mais aussi son aménagement intérieur. Depuis l’origine du TGV, la rame est composée de :

• 2 motrices de 22,15 m de long
• 2 remorques d’extrémité de 21,85 m
• 6 remorques intermédiaires de 18,7 m (8 remorques pour les rames Atlantique)

Les nouvelles technologies réduisent l’encombrement de la chaîne de traction, ce qui permet d’envisager des rames dotées de motrices plus courtes, comme sur les rames Avelia destinées à AMTRAK pour la liaison rapide Boston – Washington. Un reformatage complet des modules d’une rame semblerait rendre possible une architecture à 9 voitures, qui semble par ailleurs nécessaire pour gérer les échanges de voyageurs. Le TGV Duplex, avec en moyenne 72 voyageurs par porte sur sa version « de base » (série 200 à 509 places avec 7 portes), nécessite déjà le plus souvent 3 minutes d’arrêt à l’horaire : son successeur devra si possible éviter de dégrader cette situation (qui vient consommer les gains de performance obtenus par ailleurs et parfois au prix fort) : en supposant une rame de 600 places avec 8 portes, le TGV2020 disposerait d’un ratio de 75 places par portes. Arrivera-t-on a un élément avec 9 portes, pour améliorer le ratio (67 voyageurs / porte) ? Néanmoins, le ratio de 55 voyageurs par porte d’une rame Sud-Est ne saura pas reproduite…

Esquisse de ce que pourrait être la nouvelle génération de trains à grande vitesse par Alstom : on note de façon assez évidente la réduction de longueur des motrices. (document Alstom)

Par conséquent, une capacité d’emport accrue de 15 à 18% par rapport aux rames Duplex (hors Océane et Ouigo) et un débit de l’infrastructure augmenté de 23% sont de nature à reporter à un horizon très lointain l’échéance à laquelle pourrait se justifier le projet POCL.

Moderniser la LN1 ne fait pas tout…

Revers de la médaille, l’augmentation du trafic étant durablement absorbée par la modernisation de la LGV existante, les autres fonctionnalités, notamment liées au maillage du territoire, sont en revanche mises de côté. Néanmoins, le modèle économique de liaisons TGV vers l’Auvergne fait toujours question, notamment avec l’inflation assurée du coût des billets de train et du fait du marché de niveau modeste.

En Ile de France, l’augmentation de capacité sur le RER C passera probablement par la mise en œuvre d’une nouvelle signalisation type NExTEO entre Paris et Juvisy, voire jusqu’à Brétigny.

Saint Michel sur Orge - 27 avril 2010 - Le projet POCL mettait également à son actif l'augmentation de capacité du faisceau Austerlitz avec le passage à 6 voies de la ligne Paris - Orléans jusqu'à l'entrée envisagée de la LGV. Cependant, d'autres outils sont également étudiés pour les besoins du RER C, notamment sur la signalisation. © transportrail

Pour le Berry, le Limousin et l’Auvergne, l’amélioration des dessertes relève donc d’une meilleure utilisation des infrastructures existantes, tant par une augmentation des dessertes que par une modernisation de ces axes passant notamment par la relance des études de relèvement de vitesse, mises en sommeil pour ne pas porter ombrage à POCL. Avec le remplacement des voitures Corail, émerge une occasion de combiner un nouveau matériel roulant avec un programme d’investissements sur l’infrastructure et un réexamen de la conception horaire.

Nos Chroniques de l'horaire sur l’évolution des temps de parcours Paris – Toulouse ainsi que sur les opportunités d’amélioration des performances sur Paris – Clermont-Ferrand.

On rappellera que la mission Avenir des TET avait préconisé des évolutions sensibles de l’offre sur les axes Paris – Limoges – Toulouse et Paris – Clermont-Ferrand, en passant de 11 à 13 allers-retours sur le premier (du moins jusqu’à Limoges) et de 8 à 12 sur le second, par une activation plus fréquente de sillons existants dans la trame horaire systématique, mais non demandé par l’Etat autorité organisatrice de ces trains.

Fontainebleau - 1er novembre 2017 - Filant plein pot vers Paris pour rattraper quelques minutes de retard, la BB26056 assure un Clermont-Ferrand - Paris-Bercy. Outre le gain de temps d'une heure visé par le projet POCL, le basculement vers le faisceau Austerlitz a été valorisé en mettant en avant la moindre sollicitation du faisceau Lyon. © transportrail

Quant aux liaisons transversales, le peu d’enthousiasme de la SNCF à l’idée d’utiliser la ligne classique Nevers – Bourges – Vierzon – Tours en disait long sur le devenir de cette fonctionnalité, surtout avec le coup de canif porté au projet VFCEA qui envisageait un principe comparable avec un raccordement entre la LN1 et la ligne Chagny – Nevers à hauteur du Creusot. Le marché des liaisons Intersecteurs, au demeurant cannibalisé par Ouigo, reste porté par les liaisons entre les grandes métropoles et les gares de banlieue parisienne (Roissy, Marne la Vallée, Massy). Bref, un argument de peu de poids… mais qu’en sera-t-il dans un marché ouvert à la concurrence ?