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transportrail - Le webmagazine des idées ferroviaires

Gabarit : comment passer de l'incantation au réalisme ?

Le gabarit, c'est schématiquement la capacité d'un réseau à accepter le passage de convois de grandes dimensions, en largeur et surtout en hauteur.

Qui se soucie encore du fret ferroviaire (hormis ses clients) ?

On ne traitera pas ici ce sujet pour les trains de voyageurs, quoique très en vogue depuis une dizaine d’années, avec les « crises médiatiques » sur les trains « trop larges » (Francilien, Régio2N, mais aussi Régiolis avec certains équipements hors enveloppe). La principale restriction concerne les matériels à deux niveaux quand les tunnels sont de trop faible diamètre ou les ponts un peu trop bas.

Néanmoins, ce volet peut révéler une connaissance approximative des caractéristiques du réseau : par exemple, entre Corbeil et Melun, on voit depuis longtemps circuler des automotrices Z2N sur une ligne qui, aux dires des bases de données SNCF, était théoriquement inapte à ce matériel. Que dire de l’interdiction théorique des MI2N SNCF sur le groupe III où ils ont déjà circulé… alors même que les mêmes rames, mais de la RATP sont eux (et comble de l'ironie) admis ?

La vraie question est donc celle du fret, sur fond d'une faible envie politique d'investir dans un domaine très technique et tout de même peu médiatique. S'il est un thème où le rêve tient lieu de politique, c'est bien celui de la relance du fret... Qui se souvient aujourd'hui de l'ENFF, l'Engagement National pour le Fret Ferroviaire, qui date du tournant des années 2010... et n'était qu'un catalogue d'intentions non financées, lesquelles n'ont donc pas tardé à sombrer dans l'oubli ? L'amélioration du gabarit offert aux convois ferroviaires était bien entendu l'un de ses volets...

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Entre Collioure et Cerbère - 15 septembre 2018 - La BB26181 emmène un train du combiné sur l'itinéraire de la Côte Vermeille, qui reste encore utilisé en dépit de la ligne nouvelle au gabarit plus généreux mais qui nécessite l'équipement des locomotives en ERTMS. © S. Meillasson

Aujourd'hui, le combiné ordinaire (caisses mobiles et conteneurs maritimes) peut circuler sur l'essentiel des grands axes du réseau, même si c'est parfois au prix de quelques contraintes (wagons surbaissés...). Le vrai sujet est celui de la poursuite du développement de l'Autoroute Ferroviaire, domaine où l'exigence en matière de gabarit est maximale... mais qui se trouve être le seul créneau du fret ferroviaire qui soit en croissance durable aujourd'hui.

2010-05-13 07h18 Narbonne (BB26175+AF Btb-LeBoulou) (20c longues + 14 cm courtes)

Narbonne - 13 mai 2010 - L'essor, pour l'instant limité, des autoroutes ferroviaires en France a d'abord focalisé l'attention du gestionnaire d'infrastructure sur l'inscription du gabarit bas des wagons Modalohr. Cependant, le domaine du transport combiné jouit d'une forte demande... à condition que le plus grand nombre de conteneurs maritimes puissent être admis sur le réseau. © J.J. Socrate

Son développement a été tangible ces dernières années, autour du couloir rhodanien et maintenant jusqu'à Calais, mais du côté de l'Atlantique, c'est-à-dire entre le Pays Basque et l'Ile-de-France et au-delà vers la Belgique et l'Allemagne, on reste dans l'expectative, pour ne pas dire l'effet d'annonce, car la mise au gabarit des tunnels entre Poitiers et Hendaye s'annonce non seulement complexe à mettre en œuvre, mais surtout coûteuse... et qui peut imaginer aujourd'hui que Bercy ouvrira volontiers les cordons de la bourse budgétaire ?

Des choix de gabarit liés aux origines du chemin de fer

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Lyon Perrache - 5 octobre 2013 - Les tunnels comptent parmi les ouvrages les plus sensibles pour la définition du gabarit et son évolution, surtout au regard des coûts engendrés. On notera quelques entailles dans la tête du tunnel de Saint Irénée visible en arrière-plan, mis en service en 1856. © transportrail

Avant d'approfondir ce sujet atlantique, faisons un peu de technique, volontairement simplifiée mais indispensable pour la compréhension du propos. Le gabarit, c'est d'abord une affaire historique, avec la manière dont les réseaux ont été construits au 19ème siècle : généreuse (Allemagne), moyenne (Suisse, France) ou franchement restrictive (Royaume-Uni). Ainsi, on circule en mode « Autoroute Ferroviaire » :

  • en Allemagne, sur la quasi-totalité des grands axes du réseau,
  • en Suisse, sur les deux grands axes de transit Nord – Sud (Gothard et Lötschberg), au prix tout de même de wagons à petites roues (plus coûteux à exploiter) et de travaux de mise au gabarit, en cours, dans les tunnels situés au nord du TBG (Tunnel de Base du Gothard), pour bientôt s'affranchir de cette lourde sujétion,
  • en France, uniquement sur quelques grands axes (en gros, Calais – Lorraine – Sud-Est vers l'Italie via Modane et l'Espagne via Perpignan et la LGV, ou le Boulou et un transbordement routier) et avec des autorisations de circulation temporaires régulièrement renouvelées (elles ne sont pas permanentes parce qu'elles exigent un suivi attentif et spécifique des zones critiques, principalement les tunnels, par les mainteneurs du réseau),
  • en Grande-Bretagne, nulle part, et donc uniquement en combiné classique, et avec des restrictions pour le combiné maritime « high cube » 9'6'' (9 pieds 6 pouces) : dans les faits, on n'est pas près d'y voir circuler de la véritable Autoroute Ferroviaire, autrement dit des trains transportant des remorques de camions, hormis peut-être un jour sur la LGV entre Londres et le Tunnel, mais alors uniquement de nuit...

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Wiesental - 1er octobre 2011 - Sur ce convoi, il est assez flagrant de constater la différence de gabarit des conteneurs remorqués, reposant sur des wagons de facture classique pour ce type de convoi. © J.J. Socrate

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Rohrbach - 6 avril 2014 - Les caisses mobiles de grand format n'ont pas guère de difficultés à circuler en Allemagne et en Suisse, où le gabarit des ouvrages d'art est d'origine plus généreux que le gabarit français. C'est l'un des point durs de l'interopérabilité. © N. Hoffmann

Un déficit de stratégie ?

L'histoire récente en France est parsemée de projets avortés (Besançon – Belfort, ligne aux nombreux tunnels hors gabarit) mais aussi d'erreurs stratégiques, dont en premier lieu celle de ne pas avoir fait de la LGV Rhin-Rhône, la moins chargée de toutes (40 trains / jour), une ligne mixte voyageurs et fret : nullement un sujet de gabarit (celui des LGV est confortable, même pour l'Autoroute Ferroviaire) mais plutôt une affaire de rampes (35/1000 par endroits), sans doute d'évacuation d'éventuelles fuites de matières dangereuses et un dogme de non-mixité des lignes à grande vitesse.

La même erreur a été malheureusement commise pour la phase 2 de la LGV Est, que l'on se refuse à valider pour le fret sous l'absurde prétexte que l'évacuation des matières dangereuses en cas de fuite dans le tunnel de Saverne (et sans doute ailleurs sur la ligne) n'a pas été prévue. Autrement dit, on s'interdit ainsi une pratique pourtant bien moins dangereuse que le transport routier dont on nous dit par ailleurs qu'il doit être réduit en volume : comprenne qui pourra... Et face aux 4000 m du tunnel de Saverne sur la LGV, ne posant donc aucun problème de gabarit, les tunnels de la ligne classique, au gabarit réduit, cumulent 4500 m. Ceux-là ne sont pas près d'être traités car non seulement le coût en serait très élevé, mais les contraintes d'exploitation sur le trafic actuel aussi : les opérateurs fret ne sont guère demandeurs... tout en regrettant évidemment l'impossibilité de faire circuler des trains d'Autoroute Ferroviaire sur cet itinéraire. Dommage en effet, car il existe aujourd'hui une vraie demande de flux à grand gabarit entre le port d'Anvers et Bâle via la France plutôt que l'Allemagne, dont la ligne Karlsruhe – Bâle est durablement saturée. Sans parler d'incidents possibles, comme celui de Rastatt qui est encore dans toutes les mémoires.

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Arzviller - 7 juin 2014 - Site bien connu des amateurs, le franchissement du massif vosgien par l'axe Paris - Strasbourg n'en reste pas moins un handicap pour le réseau ferroviaire français du fait d'un gabarit restreint limitant le trafic fret potentiel. Entre des itinéraires bis plutôt menacés de fermeture (car classés UIC 7 à 9) et des occasions manquées (non-mixité de trafic sur la phase 2 de la LGV Est), les contraintes resteront durablement fortes. Dans ces conditions, le flux s'écoulera soit par l'Allemagne... soit par la route ! © L. Knop

Gabarit haut : de quoi a-t-on besoin ?

Techniquement, quel est le sujet ? En négligeant le « gabarit bas », qui n'a concerné que les wagons Modalohr de première génération (les wagons actuels sont revenus dans la norme UIC, tout comme le sont ceux des autres constructeurs), il s'agit donc seulement du « gabarit haut » et plus précisément de la hauteur d'angle des semi-remorques transportés.

La référence est dite « P400 » autrement dit la capacité à transporter, quitte à en dégonfler les suspensions pour gagner quelques centimètres, un camion dont les coins supérieurs du chargement sont à 4,00 m du sol... ou d'un plancher de chargement de wagon-poche supposé être à 33 cm au-dessus du plan de roulement, autrement dit du niveau supérieur du rail. Sauf qu'en pratique la plupart des wagons-poche ont un plancher de chargement à 27 cm du rail, ce qui signifie que le gabarit P394 suffit... le tout pour une largeur d'objet transporté n'excédant pas 2,60m (ce point-là ne pose pas de problème particulier).

En France, on parle plutôt de gabarits GA, GB, GB1 et GC qui sont en fait des « gabarits de mainteneur d'infrastructure » et non des « gabarits commerciaux ». Les équivalences sont un peu laborieuses à définir, mais elles existent... plus ou moins officiellement (le document officiel sur le sujet est toujours en instance de publication par SNCF Réseau...). Schématiquement, le GA permet le transport de conteneurs maritimes de 9'6'' de hauteur avec des wagons surbaissés, le GB fait de même avec des wagons standard (plancher à 1m17), le B1 est peu ou prou ce qui est requis par l'Autoroute Ferroviaire, et le GC est le gabarit des LGV... et du nouveau tunnel du Gothard en Suisse. Le GB1 correspond au moins au P385, mais en réalité à un peu plus... car il n'a pas tout à fait la même forme en partie supérieure.

Tout cela est donc à étudier au cas par cas selon la forme des obstacles rencontrés sur l'itinéraire souhaité. A titre de comparaison, les grands axes du réseau allemand offrent presque tous le gabarit P410, à l'exception notable de Sarrebruck – Mannheim, « seulement » P400. Le seul vrai problème outre-Rhin était la ligne Francfort – Würzburg, incompatible Autoroute Ferroviaire avec un gabarit qui n'était même pas P390, mais un nouveau tunnel de 2,6 km a réglé le problème fin 2017 en même temps qu'il éliminait une rampe de 22/1000 qui exigeait la pousse pour les trains lourds.

Si un doute existe quant au gabarit possible sur une ligne, le besoin d'étude est toujours lié au wagon utilisé, ce qui explique que les wagons Modalohr, utilisés depuis peu entre Calais et Orbassano (Turin) et/ou Le Boulou, puissent circuler ente Douai et Valenciennes sur une ligne théoriquement apte au GB et non au GB1 : lors des études, la question posée était celle du gabarit AFM427 (M pour Modalohr), la réponse n'a donc concerné que cette question et pas celle de l'éventuel GB1...

Stratégie du mainteneur et conséquences sur le « vrai » gabarit

Faisons maintenant une brève incursion dans le domaine du mainteneur de l'infrastructure, pour aider à saisir la complexité du sujet, et en mentionnant simplement quelques points-clé :

  • en France, le mainteneur se donne une marge de 60 mm entre le gabarit qu'il autorise et le « débouché » qu'il fournit, ceci afin de couvrir les inévitables petites imprécisions dans le positionnement de la voie, qui peut évoluer avec des opérations telles que le bourrage,
  • le bourrage, justement, rajoute en général un peu de ballast, ce qui a pour effet de rehausser la voie de quelques mm : ainsi, dans son cycle de vie, qui comportera entre 20 et 30 bourrages (le ballast est ensuite trop usé et doit être remplacé), une voie s'élève petit à petit, puis redescend à son niveau nominal lors d'un renouvellement complet du ballast : c'est ainsi que le tunnel de Blaisy, près de Dijon, a été autorisé au GB1, puis a été « dégradé » au GB, et devrait  à terme retrouver le GB1... et le conserver, au prix d'une attention particulière portée à ce maintien,
  • la précision dans la maintenance de la voie concerne aussi le positionnement horizontal de celle-ci, qui peut légèrement varier et contribue à justifier la marge de 60 mm,
  • dans tout cela, la vitesse des convois joue aussi : il se conçoit aisément qu'un convoi à 120 km/h oscille davantage, latéralement, qu'un convoi à 100 km/h, ce qui peut conduire à ne lui accorder qu'un gabarit plus réduit. Le fait qu'en France l'Autoroute Ferroviaire ne circule qu'à 100 km/h est donc un inconvénient en termes de performances mais un avantage en termes de gabarit...

UIC-gabarits

Définition théorique des différents gabarits. En France, par défaut, le gabarit GA est assuré sur l'ensemble du réseau.

gabarit-lohr

Définition du gabarit des wagons d'autoroute ferroviaire Modalohr pour s'approcher au maximum du GB1.

Et puis... pour corser le tout, il y a le problème de la tolérance au centrage. En fait, on s'est récemment rendu compte que le P400 (ou le P394) est inadapté au besoin car basé sur une faible tolérance de centrage (de 10 mm alors qu’il en faut plutôt 50) de la semi-remorque, tolérance non représentative des wagons les plus courants et de leurs conditions de chargement : seul le wagon Modalohr garantit réellement 10 mm, du fait de son système d'attache. Il est donc nécessaire, et cette action est en cours en 2019 chez SNCF Réseau, de définir un nouveau gabarit, dit FR400, qui tienne compte des principaux wagons poches existants utilisés en Europe pour le transport des semi-remorques, et du mode de chargement vertical. Ensuite seulement, il sera possible de définir une véritable politique d'évolution du gabarit sur le RFN.

Vers une stratégie de réseau ?

Aujourd'hui, l'objectif est de définir une vision à long terme pour le réseau, autrement dit où vise-t-on le FR400... et cela va évidemment coûter cher, car en plus des tunnels il y a tous les ponts-routes en arche et accessoirement quelques marquises de quai à raboter... La stratégie devrait donc être de définir un ensemble de lignes, des ordres de priorité, et d'y affecter des budgets annuels stables dans la durée : les deux premiers points ne sont pas si compliqués, mais le troisième...

En attendant, il est patent que l'attente principale aujourd'hui est de pouvoir circuler sur l'Atlantique et plus précisément entre Dourges (Hauts-de-France) et Hendaye ou au moins Bayonne, même si une variante un peu exotique (Cherbourg – Hendaye) retient aussi l'attention ces temps-ci. En priorité 2 viendront probablement :

  • l'axe Paris – Sarrebruck, car le besoin Allemagne < > Espagne existe aussi en dehors du couloir rhodanien,
  • Metz – Strasbourg,
  • Paris – Dijon (déjà plus ou moins accessible...),

avec en toile de fond le souhait permanent des opérateurs de voir toutes ces autorisations temporaires devenir enfin permanentes et ainsi simplifier l'exploitation...

Autoroute Ferroviaire Atlantique : l'occasion d'imaginer une nouvelle solution ?

L’AF Atlantique est maintenant un vieux serpent de mer, car les premières déclarations d'intention la voyaient déjà en service en 2019, certes en mode partiellement non électrifié puisque prévu, entre Poitiers et Bordeaux, via Niort - Saintes : un itinéraire où le gabarit est bien plus facile à dégager que via Angoulême, l'unique tunnel non traité étant au gabarit double voie sur une ligne aujourd'hui à voie unique.

Aujourd'hui, cette idée n'a plus la cote, et on pense donc plutôt à traiter les tunnels situés entre (Poitiers) St-Benoît et Coutras. Pas une mince affaire, car ils totalisent 3178 m (427+504+779+1468m), compte non tenu de celui de la Ramade (1343m), juste avant Bordeaux sur la ligne de Nantes, qui est déjà au gabarit B1 et n’a donc pas besoin d'un traitement important.

Les opérateurs fret qui sont encore actifs sur cette ligne sont inquiets, car l'impact des travaux sur l'exploitation s'annonce sévère, et comme toujours en France, la première victime sera le fret. Or, à bien y réfléchir, il existe une toute autre solution que de « gratter » les parois des tunnels. Car la première caractéristique de cette section, depuis la mise en service de la LGV-SEA, est d'être devenue bien peu chargée : le trafic y est très stable à 55 trains / jour du mardi au vendredi, et entre 25 et 40 du samedi au lundi, le tout aussi bien au nord d’Angoulême qu’au sud. Un trafic de voie unique...

D'où l'idée d'une mise à voie unique en tunnel, qui s'étudie d'autant plus qu'il existe un exemple probant depuis 70 ans entre Perpignan et la frontière espagnole, plus précisément sur le pont d'Elne sur le Tech, détruit par une crue en 1940 et reconstruit à l’économie à voie unique... ou plus exactement en double voie enchevêtrée sur l'espace dévolu à l'une des deux anciennes voies. Fonctionnellement, il s'agit bien d'une voie unique, mais sans aiguillages aux extrémités (le passage est évidemment protégé par la signalisation) et donc moins coûteuse à installer et plus simple à entretenir.

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Elne - 27 février 2008 - Le dispositif de protection des deux voies imbriquées pour le franchissement du Tech : une disposition qui pourrait, sous certaines conditions, constituer une alternative à la reprise onéreuse de certains tunnels. A condition que le plan de transport ne soit pas trop tendu. © J.J. Socrate

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Focus sur l'appareil de voie du pont sur le Tech. (cliché X)

Même avec 4 installations de ce type sur 220 km, le trafic resterait parfaitement gérable en prévoyant un peu de souplesse dans les horaires du fret, presque toujours moins ponctuel que le TER. L'énorme bénéfice se situe évidemment dans le coût et les délais de réalisation : on est sans aucun doute sur une opération à la fois au moins 10 fois moins chère et 10 fois plus rapide à mettre en œuvre.

Et à la suite, pourquoi ne pas y penser ailleurs ? Dans le tunnel du Creusot, par exemple, l’imbrication des voies fournirait, une fois la section Nevers – Chagny électrifiée, un nouvel itinéraire Allemagne – Espagne (Pays Basque) évitant l'Ile-de-France, déjà évoqué dans transportrail.

Voies imbriquées et régulation dynamique du trafic

L'axe Paris – Lorraine, et plus précisément Meaux – Epernay, mérite également réflexion : 3 tunnels seulement, pour un total de 2008 m (657+944+407), mais le problème vient de leur concentration sur 34 km et surtout d'un trafic double, autour de 100 trains / jour. Même s'il est relativement bien réparti tout au long des 24 heures, cela ne paraît pas couler de source dans les conditions actuelles d'exploitation... sauf que là encore, il existe une solution technique déterminante, non pas en France mais en Suisse : la maîtrise des conflits de circulation par la donnée de consignes de vitesse aux conducteurs des trains, afin d'éviter tout franchissement de signal à l'avertissement avec une vitesse qui chute à la suite et l'impact que l'on peut imaginer sur le débit.

Les CFF gèrent ainsi 2000 trains au quotidien, avec par exemple un espacement à 2 minutes sur une bifurcation convergente au nord de Zürich. Le BLS utilise le même dispositif avec ERTMS dans le tunnel du Lotschberg (dont 15 km sont à voie unique pour lisser l’investissement) : exactement le genre d'outil qui ferait passer l'exploitation dans notre cas d'étude de l'impossible au crédible... ou au moins au possible...

Aujourd'hui, il se dit entre initiés que l'AF Atlantique a peu de chances de voir le jour avant 2025-2026. Pourtant, on voit bien qu'il existe des solutions non seulement crédibles mais surtout infiniment plus rapides et moins coûteuses à mettre en œuvre que ce qui est envisagé aujourd'hui. Il ne reste plus qu'à trouver un visionnaire capable de porter un tel projet...

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