Trafic à grande vitesse

Milliards de passagers-kilomètres à grande vitesse par pays (2014/15)
GLACE 3 (2005)
Shinkansen Classe 200 - E5
AGV Alstom
JR-Maglev MLX01 Shinkansen série L0 près de Kofu , Japon

Dans le cas des chemins de fer , le trafic à grande vitesse désigne le trafic ferroviaire régulier avec des vitesses maximales supérieures à un seuil de 200 km/h.

Selon diverses informations de la Commission européenne , un train à grande vitesse doit pouvoir circuler à plus de 200 km/h sur les lignes modernisées et à plus de 250 km/h sur les nouvelles lignes . Selon les spécifications techniques d'interopérabilité du système ferroviaire à grande vitesse, les trains à grande vitesse devraient pouvoir atteindre "environ" 200 km/h sur les lignes modernisées, au moins 250 km/h sur les nouvelles lignes à grande vitesse et " dans les cas appropriés" une vitesse de plus de 300 km/h.

Notions de base

Pour le transport à grande vitesse de véhicules ferroviaires , tous les composants du système doivent être adaptés aux exigences plus élevées du chemin de fer . En plus du train à grande vitesse , un itinéraire spécial à grande vitesse et un système de contrôle et de sécurité des trains puissant en conséquence sont nécessaires.

train à grande vitesse

Les véhicules destinés à la circulation à grande vitesse sont principalement alimentés à l'électricité. Les locomotives diesel - ou turbines à gaz - ont en effet été fréquemment testées, mais ce sont des exceptions.

Afin d'atteindre des vitesses élevées , une grande puissance d'entraînement (près de 10 000 kW) est installée et le train est construit le plus léger possible en même temps ( construction légère ). Les trains, extrêmement puissants pour leur masse, sont également capables de négocier des pentes beaucoup plus importantes que les trains conventionnels. Les itinéraires à grande vitesse purs peuvent être aménagés plus librement, ce qui permet de réduire les coûts de construction. Selon le calendrier, les trains à grande vitesse atteignent des vitesses allant jusqu'à 380 km/h, sur des parcours d'essai également 575 km/h ( train d'essai TGV V150 ) et 603 km/h ( train d' essai JR Maglev en avril 2015).

Parcours à grande vitesse

Ligne à grande vitesse Hanovre – Wurtzbourg

Dans le trafic ferroviaire, une ligne à grande vitesse ( SFS ) est une ligne ferroviaire sur laquelle des vitesses de déplacement d'au moins 200 km/h sont possibles. Certaines définitions internationales prévoient des vitesses plus élevées.

En plus d'un itinéraire correspondant qui doit résister aux charges élevées, les itinéraires à grande vitesse ne doivent pas contenir de passages à niveau au même niveau , et si la plate-forme est franchie à des vitesses supérieures à 200 km/h, des systèmes de sécurité des passagers doivent être prévus .

Des exigences particulières sont également imposées à la ligne aérienne de contact : Des fils de contact fabriqués à partir d'un alliage spécial sont utilisés, ce qui améliore le contact électrique et évite les projections d'étincelles .

Contrôle des trains

Le système de signalisation traditionnel avec les cantonnements pour couvrir les trains n'est plus adapté aux longues distances d' exploitation (autour de 7000 m) et de freinage rapide (plus de 3000 m) dans le trafic à grande vitesse , car les distances de cantonnement et les glissades devraient être immensément long. Ceci contredit également la séquence de train courte exigée par l' horaire .

Les trains à grande vitesse ne sont donc plus contrôlés sélectivement sur le trajet par des signaux ferroviaires fixes avec des demandes d'arrêt ou de ralentissement, mais par un contact radio constant . Habituellement ce câble de ligne utilisé le long de la voie, qui à une Zugantenne agissant, et une connexion entre le train et un centre de contrôle construit.

Par exemple, l'emplacement et le type de changements de vitesse imminents sont transmis, tels que ("arrêt à 10 km" ; "frein à 2400 m à 230 km/h"). La position de l'antenne du train sur le câble de ligne est utilisée pour localiser le train. Même ici, il y a généralement encore des sections de blocs fixes aujourd'hui.

Comme effet secondaire, la commande linéaire du train empêche les manœuvres de freinage brusques et l'arrêt inconfortable pour les passagers dans les virages serrés.

Limites du trafic à grande vitesse

Essentiellement, les facteurs suivants limitent l'augmentation de la vitesse maximale :

Douceur

Dans les années 1950, les vitesses supérieures à 200 km/h ne pouvaient être maîtrisées sans endommager définitivement le parcours ou mettre en danger la sécurité du guidage du véhicule. De nos jours, des vitesses nettement plus élevées peuvent être gérées sans aucun problème en termes de technologie d'entraînement. Outre les tests sur bancs à rouleaux , cela est également démontré par le record de roulage du TGV à plus de 550 km/h en avril 2007.

Adhérence roue / rail

À basse vitesse (au moins pour les véhicules à traction intégrale), l'accélération maximale réalisable, même dans des conditions météorologiques défavorables, n'est pas limitée par l'adhérence entre la roue et le rail, mais uniquement par le confort de conduite. À des vitesses élevées, cependant, la résistance à l'entraînement est si élevée que le frottement statique peut être trop faible pour pouvoir transmettre une force de traction suffisamment forte au rail. Pour cette raison, de nombreux essieux sont entraînés sur des trains à grande vitesse, c'est-à-dire qu'un concept à unités multiples ou à unités multiples est utilisé.

Résistance à l'air

Les relations précises qui ont une influence sur la valeur d'adhérence dans des conditions météorologiques défavorables sont difficiles à saisir, et la résistance à la conduite - à des vitesses plus élevées en particulier la résistance de l' air (qui augmente comme le carré de la vitesse) - a une influence décisive sur la vitesse réalisable. Néanmoins, une vitesse d'au moins jusqu'à 400 km / h semble être possible même en fonctionnement quotidien dans une grande variété de conditions météorologiques sans aucune amélioration significative des conceptions actuelles.

Puissance de transmission

La puissance moteur élevée requise pour le trafic à grande vitesse est désormais fournie exclusivement par des moteurs électriques . En principe, un entraînement par turbine à gaz serait également possible, mais cela n'a pas été poursuivi en raison du développement de bruit extrême et du faible niveau d'efficacité, en particulier à charge partielle, et il ne semble pas non plus être une alternative à l'avenir .

Les limites de l'entraînement électrique résident moins dans les performances des moteurs électriques que dans la transmission de puissance via la caténaire. Une limite est la capacité de charge mécanique de la ligne aérienne de contact , l'autre le courant maximal pouvant être transmis par la ligne aérienne de contact via le pantographe . La construction des lignes aériennes est actuellement si avancée que des vitesses allant jusqu'à 350 km/h en fonctionnement normal ne semblent pas être un problème en ce qui concerne les charges mécaniques avec la ligne aérienne appropriée ; une nouvelle augmentation de cette limite est à prévoir à l'avenir.

En ce qui concerne la consommation électrique, la limite semble se situer autour de 15 à 20 MW, probablement aussi pour des raisons économiques telles que le coût de l'électricité et le coût des sous-stations. Grâce à une construction toujours plus légère et une résistance à l'air toujours plus faible, il a été possible de réduire encore les besoins énergétiques des véhicules.

Développement du bruit

Dans la plage de vitesse supérieure à 250 km/h, l'émission sonore d'un véhicule est essentiellement déterminée par le bruit aérodynamique, la puissance acoustique augmentant avec la cinquième puissance de la vitesse. Cela signifie que, par exemple, lorsque la vitesse est augmentée de 300 km/h à 400 km/h, le niveau moyen augmente de 6 dB (en règle générale : une différence de 10 dB est perçue comme un doublement du volume ).

Étant donné que les trains à grande vitesse traversent également des zones densément peuplées, le bruit généré par les véhicules est un facteur pour la vitesse maximale autorisée sur la section respective de l'itinéraire.

économie

Bien que les transports à grande vitesse soient toujours des objets de prestige qui représentent les performances techniques du pays concerné, un tel projet ne peut être réalisé sans un certain degré de rentabilité.

Les transports à grande vitesse sont rentables car les coûts plus élevés des véhicules, les coûts plus élevés pour la construction et l'entretien régulier de l'itinéraire et les besoins énergétiques plus élevés sont compensés par des besoins plus faibles en véhicules et en personnel en raison de temps de trajet plus courts. De plus, en raison du temps de trajet plus court et de l'attractivité des véhicules, des augmentations considérables du nombre de voyageurs peuvent être enregistrées. Par exemple, après l'introduction du Shinkansen, le nombre de voyageurs longue distance sur la ligne Tōkaido Tokyo - Osaka a quadruplé en seulement cinq ans, et l'introduction du TGV sur la ligne Paris - Lyon a doublé le nombre de voyageurs en deux ans. .

Les facteurs essentiels pour le temps de trajet sont :

  • la vitesse de pointe
  • les distances de maintien
  • la capacité des véhicules à accélérer
  • les temps de maintien
  • Zones à faible vitesse et parties de l'itinéraire qui ne sont normalement pas approuvées pour la vitesse maximale

Alors que les temps d'arrêt et la capacité d'accélération des véhicules sont déterminants, en particulier dans les transports publics urbains avec des distances d'arrêt courtes, les temps de trajet courts dans le trafic à grande vitesse sont principalement obtenus grâce à des vitesses constamment élevées et à de longues distances d'arrêt. A des vitesses très élevées (à partir de 250 km/h environ), cependant, l'importance de la capacité du véhicule à accélérer et décélérer augmente si une séquence de train dense (3 minutes) doit être possible.

Les limites de l'efficacité économique se situent là où, en augmentant encore la vitesse maximale, aucune réduction significative du temps de trajet ne peut être obtenue qui soit en proportion raisonnable de l'augmentation des coûts. Les principaux facteurs ici aujourd'hui sont, d'une part, l'effort d'entretien de l'itinéraire et, d'autre part, la distance entre les grandes villes, qui peuvent être reliées de manière significative à une ligne à grande vitesse. Ainsi, la vitesse maximale du trafic à grande vitesse est actuellement de l'ordre de 300 km/h, principalement pour des raisons économiques.

Coordination des opérations

Au profit de la circulation à grande vitesse, le timing dans l' horaire cyclable aux carrefours est également essentiel . Dans une évaluation du trafic maximum de plus de 200 km/h en Suisse, a été trouvé dans les 200 km/h pour le NBS Berne - Olten les plus économiques sont. Des vitesses supérieures à 250 km/h permettraient d'économiser plusieurs minutes de temps de trajet, mais n'en vaudraient pas la peine car les carrefours temporels du trafic régulier ne fonctionnaient plus, ce qui nécessiterait des temps d'attente plus longs dans les gares pour les correspondances des trains et le temps de trajet resterait environ le même - à des coûts plus élevés.

Si le trafic à grande vitesse est traité avec le trafic à basse vitesse (par exemple le trafic de fret ) sur des itinéraires partagés, la vitesse doit être comparée avec les trains plus lents sur le même itinéraire en considération. Cela peut être fait de manière sélective en fonction de l'emplacement ou par le biais de la conception des horaires.

En Allemagne , cependant, la Deutsche Bahn poursuit une stratégie de découplage en grande partie du trafic à grande vitesse du trafic plus lent (la stratégie dite « Netz 21 » ) afin d'exploiter les avantages des trains à grande vitesse tels que l' ICE . Les performances d'un itinéraire poids lourds sont ainsi significativement augmentées par rapport à un itinéraire utilisé en trafic mixte. Si, lors de la construction d'une ligne ferroviaire à grande vitesse, telle que Si, par exemple, la ligne à grande vitesse Cologne – Rhin/Main n'est pas accessible avec des trains de marchandises lourds , les coûts peuvent également être économisés par une pente plus raide . Cela correspond à des concepts communs en France et au Japon depuis le début du trafic à grande vitesse. Au Japon, par exemple, en raison des différentes largeurs de voie (1435 mm poids lourds contre 1067 mm trafic conventionnel et fret), les trains Shinkansen ne peuvent pas circuler sur le réseau de fret (et vice versa). En France, en revanche, les lignes à grande vitesse sont réservées exclusivement aux TGV. Ce n'est que là où le TGV est dans l'"ancien" réseau pour relier les villes éloignées de la LGV (lignes à grande vitesse) qu'il partage des itinéraires avec le trafic de fret. Le réseau est également séparé en Espagne, également ici par différents écartements de voie. Cependant, il existe un trafic mixte à plus grande échelle en Grande-Bretagne, où le Channel Tunnel Rail Link est également conçu pour les trains de marchandises, ou en Suisse, où même les itinéraires à grande vitesse comme le tunnel de base du Saint - Gothard (v max 250 km/h ) sont également utilisés pour le trafic de fret.

histoire

Autorail express expérimental Siemens de 1903
Autorail express de 1935
ETR 200 italien de 1936 qui roulait à 160 km/h
Shinkansen classe 0 de 1964 à la gare de Fukuyama

Des essais à grande vitesse avec des locomotives électriques avaient déjà montré avant la Première Guerre mondiale que des vitesses proches voire supérieures à 200 km/h peuvent être maîtrisées - et ce à une époque où les trains réguliers les plus rapides roulaient rarement à plus de 100 km/h. La barre des 200 km/h a été dépassée pour la première fois en octobre 1903 par un autorail d'essai triphasé de Siemens sur la route d'essai Marienfelde – Zossen , et quelques jours plus tard par un autorail d'essai AEG.

Il y a eu le premier service express régulier en Allemagne dans les années 1930 avec des autorails express longue distance (par exemple avec le train diesel Fliegender Hamburger ) et des trains express simplifiés à vapeur . Le réseau ferroviaire se composait principalement d'itinéraires au départ de Berlin pour permettre aux voyageurs d'affaires et d'affaires de faire une excursion d'une journée dans la capitale sans avoir à passer la nuit.

Cependant, le Japon est devenu la patrie du trafic à grande vitesse moderne , où dans les années 1960, les trains Shinkansen ont commencé à circuler à intervalles rapprochés sur des lignes à grande vitesse spécialement construites. Leur construction, cependant, était due aux lignes à voie étroite qui étaient à peine adaptées à une utilisation à grande vitesse là-bas.

La Direttissima italienne, qui relie Florence à Rome sur une longueur de 254 km, a été inaugurée en tant que deuxième ligne à grande vitesse du monde. La première section, entre Rome et Città della Pieve (138 km) a été ouverte le 24 février 1977. Même avant la Seconde Guerre mondiale, des automotrices électriques étaient utilisées en Italie, qui atteignaient une vitesse programmée de 160 km/h. A partir de 1969, le trafic à grande vitesse est officiellement lancé sur la liaison Rome – Naples avec des trains roulant à 180 km/h selon l'horaire.

La mise en service du TGV en 1981 marque l'aube d'une nouvelle ère. À ce moment-là , la première véritable ligne à grande vitesse de Hanovre à Würzburg était en construction en Allemagne , où il y avait des trains interurbains réguliers avec une vitesse maximale de 200 km / h depuis 1971 . En 1991, l' ICE est entré en service.

Aujourd'hui, des dizaines de types différents de trains à grande vitesse parcourent des milliers de kilomètres sur des lignes à grande vitesse à travers le monde. Même plus de 35 ans après le début de l'histoire des trains rapides, tous les signes indiquent une expansion presque incontrôlée ; Dans presque tous les pays développés et de nombreux pays émergents, de nouvelles routes sont actuellement en cours de construction, de modernisation ou de planification.

Avancées

L'avenir du trafic à grande vitesse se caractérise d'une part par l'essor des lignes nouvelles et modernisées et des efforts sont faits pour pouvoir utiliser plus rapidement les lignes existantes sans les renouveler. Ici, des modifications constructives des trains, telles que des bogies avec jeux de roues folles à suspension interne, des pantographes à commande active, des bogies à direction active, des amortisseurs de roulis à commande active et une technologie de basculement peuvent permettre des vitesses plus élevées.

Cependant, la simple augmentation de la vitesse maximale n'est pas toujours efficace. Pour l'Allemagne, par exemple, des distances d'arrêt d'environ 75 kilomètres sont typiques. Il en résulte un nombre de passagers correspondant, ce qui permet un fonctionnement économique. L'effort supplémentaire pour des vitesses plus élevées, en revanche, est disproportionné par rapport au temps gagné. Dans le cas de distances d'arrêt plus importantes, le nombre de passagers diminuerait à son tour en conséquence et les coûts d'utilisation augmenteraient.

En plus des véhicules ferroviaires conventionnels guidés par roues, des systèmes maglev ont également été développés dans divers pays en tant que système guidé par voie à grande vitesse. Le Transrapid et le JR Maglev en sont des exemples .

Voir également

Littérature

  • Carsten Preuß : 100 ans Tempo 200. Record du monde de vitesse de 1903 . Dans : Lok Magazin . N°263 / Tome 42/2003. GeraNova Zeitschriftenverlag GmbH Munich, ISSN  0458-1822 , p. 84-91.

liens web

Preuve individuelle

  1. ↑ Lien d'archive ( Memento du 7 novembre 2016 dans Internet Archive )
  2. ↑ Moshe Givoni : Développement et impact du train à grande vitesse moderne : une revue . Dans : Avis sur les transports . 26, n° 5, Jahr, ISSN  0144-1647 , pp. 593-611
  3. ↑ L'Europe à grande vitesse - un lien durable entre les citoyens . Office des publications de l'Union européenne, Luxembourg 2010, ISBN 978-92-79-13620-7 , p. 4 ( europa.eu [PDF; 7.3 Mo ; consulté le 1er septembre 2019]).
  4. ↑ Directive 96/48/CE du Conseil du 23 juillet 1996 relative à l'interopérabilité du système ferroviaire transeuropéen à grande vitesse , consultée le 1er septembre 2019
  5. ↑ Göttinger Tageblatt
  6. ↑ a b Trains à grande vitesse - La découverte de la lenteur , Spiegel Online, consulté le 26 septembre 2014
  7. ↑ Peter Bley: royal de Prusse chemin de fer militaire. 125 ans de Berlin - Zossen - Jüterbog. Publication Alba, Düsseldorf 2000, ISBN 3-87094-361-0 , pages 62 à 67.
  8. ↑ Nicola Carbone : ETR.220. Märklinfan Club Italia, consulté le 4 mai 2021 (italien) : "Nel 1969 iniziarono i primi servizi ad Alta Velocità sulla Roma-Napoli, la velocità venne fissata dalle FS à 180 km/h."