Transports Urbains Guidés

Un concept ancien, longtemps réservés aux transports urbains.

Dès le milieu des années 1950 des bureaux d'étude anglo-saxons ont conçu et fait réaliser des voies ferrées en béton sans traverses, en scellant des selles support de rails directement dans une dalle en béton (voie ancrée ou voie sans ballast, en anglais Direct Fastening Fixation, DFF, ou ballastless track,).

Les voies ferrées posées sur béton ont commencé à apparaitre en France dans les années 1970 à l'occasion de la construction de la ligne A du RER de la région parisienne dans les ouvrages de La Défense donnant lieu à la première réalisation notable d'une voie ferrée posée sur des traverses en béton calées dans du béton.

Il s'agit à notre connaissance de la première réalisation du système Stedef consistant dans l’emploi d’une traverse en béton de forme adaptée pour s’insérer dans un chausson en matériau élastique et amortisseur.

Les traverses en béton armé sont monobloc, ou bi blocs reliés par une entretoise métallique, similaires, à l’adaptation au chausson près, à celles employées sur les voies posées sur ballast Les traverses ainsi équipées sont assemblées par panneaux, réglées, puis calées dans un béton généralement sans armatures.

Les selles de la voie ancrée sont fixées aux rails. L’ensemble est posé et réglé par longueur de 18 m sur des mannequins, puis scellé dans un béton armé. Les armatures sont posées et réglées sur la couche de fondation de voie avant la pose des mannequins.

Les voies posées sur béton sont largement utilisées, pour le passage de voies ferrées en tunnel pour des raisons de hauteur, et sur ouvrages d'art pour réduire les charges permanentes dues à la voie. Les exemples sont nombreux : métros fer et sur pneus, VAL, métros légers et tramways, Tunnel sous la Manche, et plus récemment, CTRL2, tunnel de Marseille du TGV Méditerranée.

Sur le plan de l’économie des projets et de l’exploitation, la voie sur béton coûte un peu plus cher à l’investissement, par contre elle réduit considérablement les couts d’entretien (plus de bourrages et de dressages de voies). La disponibilité des voies est également nettement accrue, ce qui permet d’accroitre les circulations.

Sur le plan des qualités mécaniques et physiques, la voie ferrée sur ballast amortit les bruits et les vibrations du roulement, mais pas ceux du freinage. Elle est parfaitement bien drainée des eaux de pluie, et offre un bon isolement électrique des rails par rapport au sol (important en traction à courant continu, métros, VAL, tramways, en raison de l’apparition de courants vagabonds).

Les voies sur béton depuis la conception originale se déclinent en différentes versions offrant une large gamme de performances d’amortissement des vibrations, par contre elles absorbent en général mal les bruits, ayant plutôt tendance à les réverbérer. De plus les voies avec revêtements (tramways) sont plus difficiles à drainer et isoler électriquement.

La voie ferrée posée sur béton perspectives. Vers la grande vitesse ?

Sur le plan du domaine d’emploi, on notera à l’énoncé des exemples cités ci-dessus, que ces voies n’ont jamais été employées pour des vitesses supérieures à 200 km/h environ.

Des expérimentations ont été réalisées par différents réseaux pour tenter de généraliser l’emploi de ces types de voies à la grande vitesse (300 km/h et au delà), mais jusqu’à présent aucun réseau n’a réellement sauté les pas.

Il est intéressant de rappeler un certain nombre de concepts de voie sans ballast qui ont été réalisés et sont employés régulièrement, ou seulement en test pour des vitesses supérieures à 200km/h (voies en exploitation au japon, voies d’expérimentation réalisées par la DB dans la fin des années 1990, par les NS à Best en 1998 en vue du projet HSL Bruxelles Amsterdam, par la Renfe à Castellon près de Valencia, par la SNCF en 2006 près de Meaux sur la LGV Est).

De nombreux projets de lignes à grande vitesse en construction et en gestation sont intéressés par l’emploi de la voie sans ballast comme mode principal, ou unique pour la réalisation des voies ferrées (HSL, prolongement est de la LGV Est, liaison Beijing Tianjin Shanghai, etc.).

Les nombreuses variantes de conceptions plus ou moins liées à des modes opératoires innovants dans le domaine du chemin de fer vont faire l’objet de comparaisons serrées, dans lesquelles on verra sans doute se mêler aux aspects techniques d’autres considérations qui ne seront pas seulement économiques ou de gain de productivité.

Parmi les systèmes en essais les concepts à base de traverses callées dans le béton, Rheda 2000 de Pfleiderer et Stedef de Sateba, et surtout ceux de type DFF réalisés par des procédés pouvant être automatisés comme Appitrack d’Alstom, devraient émerger assez rapidement.

Pourquoi réaliser

un système de transport urbain guidé ?

C'est d'abord un système de transport collectif, qui vient apporter une réponse globale au besoin de transport dans une agglomération.

Les études de déplacements urbains permettent d'évaluer les besoins actuels et futurs en déplacements entre les différents lieux de l'agglomération, qu'ils soient plutôt à dominante d'habitat, d'emploi, de formation professionnelle, de loisirs ou de chalandise.

Véritables outils de préparation de l'aménagement du territoire, ces études tentent de prendre en compte sur le moyen et le long terme l'évolution des besoins.

Par les informations qu'elles apportent elles vont permettre d'orienter les projets d'aménagement urbains et de trouver les réponses en termes :

- de flux de voyageurs par tranche horaire entre les différents points de départ et de destination

- de fréquence, de capacité par véhicule,

- de temps de transport maximum

- de confort et de sécurité

pour devenir une alternative crédible à la voiture.

Un système de transport collectif va prendre en compte la gestion de l'espace collectif en limitant son emprise, et en réduisant l'espace public pris par la voiture (voirie et parking) , afin de le rendre aux riverains et aux usagers des lieux de desserte (emplois, commerces, habitants).

Il va favoriser la création de lieux de vie apportant convivialité et sécurité.

Il va réduire les pollutions, sonore, vibratoire, visuelle, atmosphérique.

L'usage de systèmes en site propre permet de traiter de façon optimale ces différents aspects en repoussant ailleurs la voiture, et en réglementant l'accès aux livreurs.

Un ouvrage conçu au seul usage du système de transport collectif permet d'atteindre des performances élevées en terme de maîtrise du bruit et des vibrations, et de la consommation d'énergie.

Parmi les énergies disponibles, l'électricité constitue jusqu'à ce jour celle qui offre le plus d'intérêt : propre, silencieuse, souple.

Enfin le guidage s'il constitue une contrainte présente aussi l'avantage de figer l'espace réservé au transport collectif et par là de garantir une vitesse optimale de nature à favoriser le changement de comportement des usagers des transports (usage des parkings périphériques de dissuasion) et des services aux riverains (livreurs).

Des réalisations récentes, disposant déjà d'un recul significatif, permettent aux candidats à la création et à l'améliorations de réseaux de transports urbains de trouver des réponses pertinentes.

Les experts et bureaux d'études en conception de tels systèmes les aideront à trouver des réponses adaptées et à les présenter et les justifier.

Les transports urbains guidés

Cette appellation recouvre divers systèmes de transports :

• Les bus en site propre,
• Les tramways, sur fer ou sur pneus
• Les métros.

Il existe de nombreuses variantes à cette classification, mais celle-ci me paraît la plus synthétique, sans exclure aucun système qu'il soit de type automobile ou ferroviaire, conduit par un opérateur, ou automatique.

Il ne concerne cependant que les systèmes reposant et se déplaçant sur le sol, en viaduc ou en tunnel.

Pour donner une idée des types de systèmes concernés on peu citer, sans être exhaustif :

• Les autobus
• Les trolleys bus
• Les mini bus
• Les cabines automatiques
• Les tramways circulants sur voie ferrée
• Les tramways sur pneus guidés par rail
• Le métro sur pneus, avec ou sans rails
• Le métro sur rails
• Le Maglev à voie active

Et dans des technologies qui restent ou sont restées à l'état de prototypes, le Maglev à véhicule actif, les systèmes de type Aérotrains à sustentation par coussin d'air, et sans doute d'autres, tant l'imagination des hommes est fertile.

Mais seuls les systèmes mentionnés ci-dessus ont atteint le stade de maturité, c'est à dire une réalisation industrielle, à un coût raisonnable, avec un niveau de fiabilité raisonnable. Et encore le dernier (le Maglev à voie active), n'a pas encore totalement convaincu (une seule réalisation, la liaison de l'aéroport de Shangaï).

Voilà de quoi je veux vous parler et sur ces sujets j'aborderai tous les aspects de la vie des projets, du choix du tracé, du type de système, jusqu'aux questions de tenus en service, et de démantèlement en fin de vie. Mais aussi les choix de technologies de construction, de méthodes de construction, les nuisances sonores et vibratoires, les interfaces avec les autres usagers de l'espace, etc.