Le train est un matériel roulant ferroviaire assurant le transport de personnes ou de marchandises sur une ligne de chemin de fer. Par extension, on appelle train le service que constitue chacun de ces transports, réguliers ou non. Le train est un mode de transport, s'effectuant sur voie ferrée.
Étymologiquement parlant, le mot train désigne une rame de wagons de marchandises ou de voitures de passagers tractée par au moins une locomotive, par opposition aux rames automotrices (catégorie dont fait partie le TGV) ou autorails qui assurent leur propre propulsion. Cependant, dans l'usage courant le mot train désigne n'importe quelle circulation ferroviaire, quelle que soit sa composition, depuis le plus simple autorail local jusqu'aux longs trains de grandes lignes ou de transports industriels.
Un train se compose de plusieurs éléments dont au moins un véhicule moteur (locomotive, locotracteur, rame automotrice) assurant la traction de la rame, accompagné de n'importe quelle combinaison, inclusive et exclusive, de voitures pour le transport de personnes, de fourgons assurant différents services comme le transport de colis ou de bagages, et de wagons pour le transport de marchandises. Il peut s'agir également d'engins spécialisés pour l'entretien des voies (trains de travaux).
Pour la traction, la locomotive à vapeur, omniprésente au xixe siècle, laisse une place à la locomotive électrique dès le début du xxe siècle, puis à l'autorail à partir des années 1930 pour s'effacer finalement avant la fin du xxe siècle devant la locomotive électrique ou Diesel sur les lignes non encore électrifiées. D'autres modes de traction marginaux sont employés par le passé et parfois encore utilisés : animaux (chevaux, bœufs), câbles, cordes et cabestans, gravité, pneumatique ou turbines à gaz. Aujourd'hui, pour le transport de passagers, les rames remorquées cèdent régulièrement du terrain devant les rames automotrices qui composent désormais aussi bien des trains de banlieue que des trains à grande vitesse.
Le terme « train », écrit traïn ou trahin en ancien français est le déverbal du verbe « traïner », à l'origine de notre verbe traîner ; ce premier emploi correspond en particulier à toute la gamme des divers systèmes de traînes sur surface de sol (traîneau), dans l'eau (filet) ou sur l'eau (flottage, halage, touage)1. Bien avant l'invention de la voie ferrée, on appelait « train » une file de chevaux de bât, une suite ordonnée d'hommes et de bêtes de charge accompagnant une personnalité éminente en déplacement, un convoi de bateaux rendus solidaires, pour mettre en commun les équipages et parfois l'énergie du vent. Dans ce dernier registre, le plus grand bateau, portant la plus haute voile, en tête, servait de « locomotive ». Cette pratique fut énormément utilisée sur la Loire, pour la remontée de Nantes à Orléans, voire plus en amont si les conditions le permettaient. On appelait « train » également les longs radeaux formés de planches, de troncs attachés entre eux, dans le but d'en faire une embarcation suffisamment solide pour descendre ainsi les bois des montagnes jusqu'aux grandes villes par flottage, comme cela s'est pratiqué sur l'Yonne et ses affluents (comme la Cure), ou même ses sous-affluents, du xve au xixe siècle2.
Premier système ferroviaire en Allemagne
Pourtant le mot « train », dans le vocabulaire de la langue française et spécifique du chemin de fer et de la traction à vapeur, provient bien du mot anglais train, à la prononciation différente et concernant l'industrie britannique naissante des transports par rails et locomotive à vapeur, lui même emprunté au français3. Les adaptations-traductions, en particulier celles de l'inspecteur divisionnaire des Ponts et chaussées Joseph Cordier dans ses Considérations sur les chemins de fer4 parues en 1826 ou du livre Traction on railroads de Nicolas Wood traduit en 1835 par l'ingénieur des Ponts et Chaussées Franquet de Franqueville, ne comportaient pas de détail phonétique.
Lorsque la technique du chemin de fer fut importée, par exemple après 1827 pour les rares trains transportant les produits pondéreux des industries minières ou charbonnières ou après 1836 pour les voyageurs et/ou les marchandises, d'abord sur quelques lignes à Saint-Étienne, au Pecq près de Saint-Germain ou à Mulhouse, le mot français le plus semblable se calque et se surimpose sur celui-ci, avec un certain nombre d'autres expressions communes du monde du transport terrestre, maritime et fluvial. Par exemple, les premières gares étaient nommées « embarcadères »5.
Plus tard, linguistes et érudits, à l'instar de Pierre Larousse, avalisent tacitement ce choix, arguant que le mot ancien français avait bien franchi la Manche avant de s'intégrer au lexique technique anglo-saxon. Le train, terminologie des chemins de fer, provient du verbe traîner, comme l'indique le Grand Larousse de 1923. Notons que quelques siècles se sont écoulés avant l'apparition de ce terme technique dans les mines et les ports britanniques au début des Temps modernes: l'ancien français, langue migratrice aux xie et xiie siècles, était alors représenté soit par une langue véhiculaire, celle parlée ou écrite par les élites françaises seigneuriales, soit par les multiples dialectes de l'Ouest, en particulier de Normandie, des hommes de métiers ou de services, appelés par les premières mais se mêlant plus facilement aux populations locales. C'est plutôt par ce dernier biais que les Anglo-saxons ont emprunté le terme.
Trois arguments simples peuvent justifier l'évolution moderne en France par emprunt et calque-superposition : la prononciation française a posteriori, la préservation intégrale du sens anglais, le mot anglais train lui-même6. D'autre part, selon François Crouzet7, il n'existe en France avant 1838 que des locomotives importées de Grande-Bretagne. Ce n'est qu'en 1840 que débute une production locale concurrentielle.
Il faut signaler que, avec le temps, certains usages bien antérieurs du terme français, train, ont pâti de l'irruption de ce sens spécifique. Ainsi le train de charronnage, le train d'animaux de trait, le train d'attelage, le train d'artillerie, le « train des équipages »8, le train de flottage, le train d'engrenages ne sont bien souvent plus compris ou pire, parfois assimilé fautivement et univoquement au dernier vocable du train sur chemin de fer. Certains érudits nostalgiques de la création du régiment du train à l'époque napoléonienne citent comme origine un spirituel acronyme TRAIN signifiant « Transport et Ravitaillement de l'Armée Impériale de Napoléon »9. Cette étymologie est fantaisiste au niveau historique : aucun service de l'armée impériale n'était nommé ainsi.
Train de conteneurs anglais
C'est le qu'a lieu la première circulation sur des rails d'une locomotive à vapeur, construite par Richard Trevithick près de Merthyr Tydfil, au pays de Galles.
Cependant, des convois formant un train ont été signalés bien auparavant. La première utilisation attestée de chariots sur rails (non motorisés) remonte à 1550, sous la forme de gravures montrant des wagonnets sur rail dans les mines de Leberthal en Alsace[réf. souhaitée]. On suppose que les Romains ont pu utiliser un système similaire à des voies ferrées, certaines de leurs routes étant dotées de deux ornières à écartement fixe, parfois proche de celui de notre voie actuelle, qui ne fut cependant uniformisé que tardivement en Grande-Bretagne au profit de l'écartement "Stephenson"[réf. nécessaire].
La généralisation du système ferroviaire a été permise par la mise au point de la machine à vapeur, mais de nombreux systèmes alternatifs ont été utilisés au début, pour faire face au manque de puissance de celle-ci, ou pour s'adapter à des situations particulières, notamment la traction par chevaux, ou par câble, ainsi que l'utilisation de la simple gravité quand la pente le permettait. Ces méthodes à la fois lentes et hasardeuses ont rapidement pris fin avec la généralisation de la traction par locomotives à vapeur et les progrès rapides de ces machines.
À partir de 1900 environ, l'apparition de moteurs électriques puissants et suffisamment compacts a permis l'apparition de la traction électrique, toujours utilisée à l'heure actuelle. Ce mode de traction nécessite cependant que la ligne sur laquelle le train circule soit équipée, soit d'une caténaire, soit d'un troisième rail, alimenté en électricité.
L'entre-deux-guerres verra l'apparition de locotracteurs diesel puis progressivement de locomotives diesel dans l'après-guerre (puis locomotives diesel-électriques). Les années 1950 sont la charnière entre disparition de la traction à vapeur et développement des moteurs thermiques. C'est également à cette époque que l'on observe l'apparition de locomotives capables de fonctionner sous courant alternatif.
Voies à double écartement (Japon)
Les trains nécessitent une voie ferrée pour circuler. Elle se compose de rails posés sur des traverses à un écartement précis, elles-mêmes posées sur du ballast. La source d'énergie est, soit portée par le train lui-même comme dans le cas de la traction vapeur ou de la traction diesel, soit apportée par l'infrastructure sous forme de caténaire ou de troisième rail pour l'électricité. En général, les locomotives diesel sont diesel-électrique : un moteur diesel entraîne un alternateur qui produit de l'électricité pour faire tourner un moteur électrique qui entraîne les roues de la motrice
Le mode de roulement, qui est un contact roue/rail (acier sur acier) à adhérence réduite, donne un rapport entre puissance et charge tractée favorable mais réduit considérablement les déclivités admissibles pour la voie : 4 % est un maximum. Certains métros ont des roues munies de pneumatiques, à la suite des essais de Michelin dès les années 1930. Les premiers véhicules équipés ont été les fameuses michelines, sortes de petits autocars sur rail (le mot a été appliqué improprement aux autorails en général par le grand public). Par la suite, le train Paris-Strasbourg a disposé pendant plusieurs années de véhicules à pneus.
Le rayon de courbure des voies ne doit pas descendre en dessous d'une centaine de mètres. Ces deux contraintes fortes ont donc obligé les constructeurs à des prouesses, notamment en zone montagneuse, en réalisant de nombreux ouvrages d'art de génie civil comme des ponts, tunnels, viaducs, remblais, tranchées. Pour les pentes fortes, on a parfois recours au système de crémaillère.
À l'inverse d'un véhicule routier, un train ne peut pas changer d'itinéraire par lui-même. Il doit emprunter des appareils de voie, dont les plus connus sont les aiguillages, afin de passer d'une voie à une autre. Une contrainte forte d'exploitation est qu'un train ne peut en dépasser un autre qu'à des endroits particuliers d'une ligne, d'où une moindre souplesse dans l'organisation des circulations et la nécessité d'un suivi rigoureux des plans de marche.
Le terme « train » désigne plusieurs types de convois. Le plus connu consiste en une (éventuellement plusieurs) locomotive(s) et des véhicules ferroviaires, voitures ou wagons. Il peut aussi s'agir de plusieurs éléments autonomes constituant un train d'automoteurs. Il a aussi existé des trains simplement poussés à la main ou tirés par des chevaux.
Des types de trains tout à fait spéciaux nécessitent une voie adaptée, par exemple les chemins de fer atmosphériques, les monorails, les Maglevs et autres funiculaires.
Train de banlieue japonais
Intérieur d'une voiture à voyageurs (Belgique)
Les trains de voyageurs sont constitués par des automotrices (ou autorails s'il s'agit de traction diesel) ou de rames tractées composées d'une ou plusieurs locomotives et une ou plusieurs voitures. Dans certains pays (Chine, France, Espagne, Allemagne, Corée, Japon…) il existe des trains à grande vitesse, composés de matériel spécifique et roulant principalement sur des lignes spécialement construites ou adaptées.
Les trains de voyageurs sont souvent adaptés aux distances à parcourir et à la période de transport. Ils peuvent intégrer des voitures destinées à la restauration, à la détente ou au sommeil des passagers. Ainsi, pour les voyages de nuit on peut emprunter un train de nuit, ou un service auto-train qui permet de faire transporter son véhicule avec soi. Ce service auto-train est également utilisé pour franchir des obstacles naturel (navette Eurotunnel pour franchir la Manche, transport d'automobiles accompagnées en Suisse pour la traversée des Alpes).
Pour les trajets autour d'une métropole, la compagnie exploitante fait circuler des trains de banlieue. Ceux-ci sont équipés pour pouvoir faire face au trafic des heures de pointe : nombreuses portes et places debout. Pour assurer les transports au cœur même des villes, on a recours au métro ou au tramway.
Sur des lignes à très faible trafic, il existait des trains mixtes voyageurs/marchandises, qui ont partout disparu, à de rares exceptions, parmi lesquelles les convois de minerai de fer de Mauritanie qui comportent une ou deux voitures de voyageurs. Sur les lignes à très fort trafic, des voitures à deux niveaux sont utilisées comme sur le réseau Transilien et certains TGV.
De nombreuses compagnies ont pour usage de classer leurs trains selon la distance parcourue et la desserte. On trouve ainsi souvent :
- train omnibus : s'applique à un train qui dessert toutes les gares du parcours ;
- train express : pour un train qui ne dessert que les localités importantes ;
- train direct : train sans arrêt intermédiaire.
Un regain d'intérêt pour les trains d'autrefois fait se développer des trains touristiques, comme le Chemin de fer de la baie de Somme. Ces trains ont la particularité de servir à la promenade et non au réel transport de voyageurs.
Train des Pignes en gare d'Annot
Certains trains continuent à offrir un service quotidien, mais y est adjoint un service hebdomadaire, le samedi et/ou le dimanche, lors de certaines périodes (l'été) avec l'utilisation des anciennes machines à vapeur et wagons, avec en plus des animations. C'est le cas du Train des Pignes qui circule entre Nice et Digne, le train à vapeur, quant à lui, circulant entre Puget-Théniers et Annot.
Les trains de marchandises, appelés trains de fret en France, comprennent des wagons ou du matériel à voyageurs devant être acheminé dans la même direction. Il existe des types de wagons spécialisés en fonction de la marchandise à transporter, comme le wagon-citerne, le tombereau, le wagon couvert, plat, etc. De plus en plus fréquemment, un train de marchandises est constitué de wagons de même type (train d'hydrocarbure, train de céréales, etc.). Si tous les wagons ont la même origine et la même destinations, on parle (en France) de train direct ou train-bloc, si la rame est composée de wagons variés ayant des destinations diverses, on parle de trafic « diffus » (en France). Un train postal, dans lequel éventuellement du personnel travaille au tri du courrier en cours de route (situation devenue rare de nos jours), appartient en France à la catégorie « train de fret ».
Le train de marchandises doit de plus en plus s'adapter aux contraintes de l'intermodalité des transports. Des trains transportant des conteneurs ou des remorques peuvent participer à une chaîne globale, combinée avec le transport maritime et le transport routier.
En France, on appelle train de marchandises un train ayant une vitesse comprise entre 80 et 100 km/h, et train de messagerie un train circulant de 120 à 200 km/h (les trains dits MVGV étaient des trains de messageries de nuit utilisé sur les lignes à grande vitesse qui pouvaient circuler à 200 km/h ce qui en fait les trains de fret les plus rapides au monde10).
La traction d'un train peut être assurée par plusieurs locomotives. On dira qu'elles sont en « unité multiple » si la commande est assurée depuis un seul poste de conduite et en « double traction » si un conducteur est nécessaire par machine. Lorsque d'autres machines sont attelées au convoi mais ne sont pas en marche, il s'agit de locomotives en marchandise roulante (France) ou comme véhicule (Belgique), ou si le train ne comporte que des locomotives : d'un train de machines. La longueur totale peut atteindre des valeurs importantes (par exemple 850 mètres pour 2 400 tonnes11, sur 1 045 km parcourus en 15 heures), afin d'obtenir un meilleur taux de rentabilité.
Dans d'autres pays, aux États-Unis par exemple, il est fréquent de trouver des trains en triple, quadruple, voire quintuple traction. Les locomotives complémentaires peuvent être ajoutées en queue de train ou même au milieu de la rame : cela permet d'accélérer le freinage des trains très longs et de diminuer les efforts sur les attelages.
Dans de nombreux pays, l'emploi de l'expression « unité multiple » (UM) est normalement réservé aux couplages de locomotives dirigés par un seul conducteur, les commandes étant transmises de la machine de tête aux suivantes par un câblage spécifique.
La double traction repose sur le même principe d'utilisation simultanée de plusieurs machines, mais dans ce cas-ci, il faut un conducteur par engin. En France, ces derniers se transmettent les indications par radio. En Belgique, des voyants sont installés à l'arrière de la locomotive de tête afin d'indiquer les différentes actions du conducteur de tête. On utilise ce système lorsque les machines ne sont pas compatibles.
Un Train d'Extinction et de Sauvetage (TES) des
CFF à Bellinzone en Suisse
Tracteur-draisine multifonction finlandaise
En cas d'accident, on dispose de train de secours, constitué d'équipements de relevage et de voitures d'hébergement du personnel. Dans certains pays, notamment en Suisse et au Canada, où il y en aurait une vingtaine, il existe également des trains de lutte contre le feu, qui ont pour mission d'intervenir en cas d'incendie ou d'accident sur tout le réseau et en particulier dans les tunnels ferroviaires.
Plus fréquemment, on peut être amené à rencontrer un train de travaux constitué soit d'un ou plusieurs engins moteurs et de wagons, soit du matériel automoteur spécifique aux différentes opérations de voie (bourreuse, régaleuse, dégarnisseuse, train-caténaires…) ; ils permettent l'entretien des voies et des ouvrages d'art, et aussi la construction des voies nouvelles.
Un train-laveur n'est pas considéré comme un train de travaux ; il circule sous le régime des marchandises avec une vitesse spécifique sur son parcours de travail.
Les draisines (automotrices légères servant à l'acheminement du personnel chargé de l'entretien des voies sur les chantiers) tirant ou non une ou plusieurs allèges (remorques légères plates servant au transport de l'outillage et du matériel léger) sont considérées comme un train si elles sont capables de fermer les circuits de voie.
Un véhicule ferroviaire isolé n'est pas considéré techniquement comme un train (mais peut l'être d'après la réglementation).
Bien que déjà développé dans le cadre des métros, le principe du train autonome reste encore à l'état de prototype et d'expérimentation par plusieurs entreprises de construction ferroviaire et d'entreprise d'exploitation ferroviaire.
Elle a beaucoup varié selon les époques et les pays. En Europe à la fin du xxe siècle statistiquement, c'est dans le train qu'un voyageur risque le moins un accident, et notamment un accident mortel (Le risque en termes de « voyageurs-kilomètres parcourus, est vingt fois moindre que celui des victimes du transport routier »12.
Le thème du train est fortement présent dans la littérature, les arts plastiques (affiches, dessins, gravures, photographies…), le cinéma, les jeux vidéo, etc. C'est à la fois un monde clos propice aux intrigues (policier, espionnage, rencontres et drame sentimental) et un lieu qui voyage, propice à l'aventure et au suspense (passage de frontière, arrivée qui se rapproche). Un imaginaire fort est notamment lié à certains types de trains (trains de luxe internationaux de style Orient-Express ou Transsibérien, train de nuit, etc.).
Le monde ferroviaire est particulièrement présent dans la littérature, et ce quasiment depuis son apparition: Victor Hugo, en 1837 en fait mention13 alors que les premières lignes ouvrent aux voyageurs. Honoré de Balzac, qui avait en 1838, au bout de sa propriété des Jardies, l'embarcadère du chemin de fer de Paris à Versailles14, cite ce moyen de transport dans La Cousine Bette, Le Cousin Pons, Les Comédiens sans le savoir. L'ambiance du voyage et des gares, l'univers tantôt feutré tantôt sombre en fait un cadre de choix pour le roman autour de thématiques particulièrement variées. La technologie et l'imaginaire associé lui ouvre les portes de la science fiction, tandis que l'espace clos des voitures donne bien des idées aux auteurs de policiers. La bande dessinée : Des rails sur la prairie, ou la poésie : Crains qu'un jour un train ne t'émeuve plus de Guillaume Apollinaire, ne dérogent pas à la règle et il n'est pas rare d'y trouver un sujet ferroviaire. Aussi, dans Harry Potter, J. K. Rowling introduit le fameux Poudlard Express, un train qui conduit les sorciers jusqu'à l'école de Poudlard. Plusieurs études ont été réalisées sur le train dans la littérature. Pour la francophonie, notamment Le train dans la littérature française de Marc Baroli. Il existe également de nombreuses études sur des thèmes précis : la métaphore du tunnel, le voyage en train au xixe siècle. Une revue en ligne, des rails15, est spécialisée dans l'imaginaire ferroviaire et la littérature en particulier.
Quelques exemples d'auteurs, en langue française, et d'ouvrages dont le thème principal est ferroviaire :
Le thème du train a largement inspiré les artistes dès sa création, leurs œuvres, notamment gravures et photographies utilisées pour l'illustration d'ouvrages, nous permettent de visualiser les machines et chemins de fer disparus.
De grands peintres ont produit des toiles inspirées par ce sujet, entre autres : William Turner : Pluie, Vapeur et Vitesse : la grande voie ferrée de l’Ouest, 1844 ; Édouard Manet : Le chemin de fer, 1873, Claude Monet, La Gare Saint-Lazare 1877, Paul Cézanne : La Montagne Sainte-Victoire et le Viaduc de la vallée de l'Arc, 1882-1885 ; Vincent van Gogh : Wagons de chemin de fer, 1888 ; André Derain : Charing Cross Bridge, 1915 ; Fernand Léger : The Railway Crossing, 1919 ; Edward Hopper : The House by the Railroad, 192516 ; Paul Delvaux : Train de nuit 1947, Trains de banlieue 1958, Petite gare de nuit 1959.
Depuis que le train existe, il est indissociable des histoires des hommes qu'ils soient cheminots ou voyageurs. Les cinéastes auteurs, toujours avides d'alimenter leur imaginaire, y trouvent un sujet inépuisable d'inspiration « Autant de rêves, de luttes, de désirs, d’amour et de haine cristallisés par la machine qui tour à tour prend des allures de vie, de mort et d’espoirs »17. Le Western a quant à lui popularisé les attaques à cheval de trains que ce soit par des bandits ou des indiens. Le cinéma muet a également popularisé le chemin de fer avec le mythe de la femme attaché sur des rails alors qu'un train va lui foncer dessus mais est sauvée in extremis par le héros du film.
Quelques œuvres mettant en scène le train :
- Transport Ferroviaire Simulator, pour PC, édité par UIG Entainment en 2011
- Train Simulator, pour PC, édité par Microsoft Games en 2001.
- Open Rails open source Windows compatible MSTS
- La série des Railroad Tycoon.
- Trainz Railroad Simulator, pour PC, édité par Auran (N3V aujourd'hui) depuis 2001.
- Railworks alias Rail Simulator, pour PC, édité par EA.
- A-Train 8, pour PC, édité par Dhm Interactive en 2009.
- Bozo View Express, pour Windows
- OpenBVE, pour Windows, Mac et Linux
- La chanson Les Voyages en train du slameur français Grand Corps Malade fait un lien entre les histoires d'amour et les voyages en train.
Hedy West avec Five Hundred Miles reprend le thème éternel de la séparation par un long voyage en train. La chanson sera interprétée en version française par Richard Anthony Et j’entends siffler le train dans les années 1960.
- Pacific 231 d’Arthur Honegger est un poème symphonique qui retrace en musique le démarrage et le fonctionnement d’un train; * Avant Honneger, Rossini compose « Un petit train de plaisir » pour piano seul, au titre de ses « Pechés de Vieillesse »
- ↑ Le trésor de la Langue française donne une définition touffue de ce substantif[1] [archive]. Remarquons que le sens ferroviaire correspond à la seconde partie.
- ↑ Dupont J., Le flottage du bois, 60e congrès de l'Association bourguignonne des sociétés savantes, Société des sciences de Clamecy, p. 79-104, 1991.
- ↑ Petite entrée « train » du Grand dictionnaire étymologique du français par Jean Dubois, Henri Mitterand, Albert Dauzat aux éditions Larousse, 2011. Les emprunts sont en effet très communs, ainsi la mutation railway ou railroad en chemin de fer [2] [archive]. Toutefois, la notice du dictionnaire ajoute que le mot anglais est issu du français, sans préciser s'il s'agit de l'ancien, du moyen, du moderne…
- ↑ Joseph Cordier, Considérations sur les chemins de fer, , 191 p. (lire en ligne [archive]), iii.
- ↑ Vincent Cuny, Abécédaire de la langue cheminote, LR Presse, 1998
- ↑ Le Longman dictionnary of English language, édition 1992-2005, accorde cinq acceptions sémantiques au mot train : la signification ferroviaire "a line of connected railway carriages pulled by an engin", les suites ou séries de personnes ou d'animaux de trait ou de bât en mouvement linéaire "a long line of moving people, animals and vehicles", la traine de robe ou de cérémonie nuptiale, diverses successions d'actions ou enchaînement de causes, parfois au sens figuré ou mental, une suite ou entourage de service d'une personnalité de haut rang militaire, diplomatique, administrative ou civile. Les autres
- ↑ François Crouzet, Histoire de la France industrielle, opus cité
- ↑ Ce qui désigne depuis la fin de l'ancien régime dans le vocabulaire militaire, l'ensemble des moyens destinés à l'acheminement des troupes et du matériel, pour favoriser leur progression ou leur évacuation.
- ↑ Article sur le Musée du train et des équipages militaires à Tours (Indre-et-Loire) [archive], sur cheminsdememoire.gouv.fr. Consulté le 1er mars 2012.
- ↑ http://www.cheminots.net/forum/topic/25362-le-mvgv-un-train-pas-comme-les-autres/ [archive]
- ↑ SNCF Geodis fait circuler le premier train long de 850 m [archive]
- ↑ Eurostat, Statistiques sur la sécurité routière en Europe [archive], mars 2000 (UE-15) ; voir notamment le graphique 8 et commentaire, chapitre ", page 6/8
- ↑ lien lettre de Victor Hugo [archive], lors de son voyage en Belgique d'août 1837 (consulté le 10/08/2009).
- ↑ Balzac, lettres à l'Madame Hanska (Lettres à l’étrangère), 4 vol. Calmann-Lévy, Paris, 1899 pour le t.I (1833-1842), p. 483
- ↑ lien Revue Des Rails [archive] (consulté le 10/08/2009).
- ↑ lien diaporama cité-sciences [archive] (visité le 10/08/2009).
- ↑ lien Festival CinéRail [archive] (visité le 10/08/2009)
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- train, sur le Wiktionnaire
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- François Caron, Histoire des chemins de fer en France, Librairie Arthème Fayard, tome 1, 1740-1883, 1997, 700 pages (ISBN 978-2213021539), tome 2, 1883-1937, 2005, x pages. (ISBN 978-2213623153)
- Collectif, Autour des chemins de fer français, le présent, l'avenir, Presses Modernes, Paris, 1966.
- François Crouzet in Histoire de la France industrielle, sous la direction de Maurice Lévy-Leboyer, Larousse, 1996, 550 pages. (ISBN 2-03-508402-4)
- François Get, Dominique Lajeunesse, Encyclopédie des chemins de fer, Courtille, Paris, 1980.
- Grand atlas mondial des chemins de fer, Albin Michel, Paris, 1980
- Luciano Greggio, Locomotives à vapeur, Hachette, Paris, 1979.
- Alain Frerejean, La grande aventure des chemins de fer, Flammarion 2008.
- C. Hamilton Ellis, Le Train, l'épopée des chemins de fer, Planète, Paris, 1972.
- Clive Lamming, Jacques Marseille,Le Temps des chemins de fer en France, préface Paul Delacroix, Nathan, Paris, 1986.
- Clive Lamming, Les Grands Trains, de 1830 à nos jours, Larousse, Paris, 1989.
- Clive Lamming, Les secrets des trains, La librairie Vuibert, 2012
- L'Atlas des trains de légendes, éditions Atlas, 2001, 400 pages. (ISBN 978-272343450-8).
- Bryan Morgan (Collectif), Les Grands Express, avant-propos Sir John Elliot (en), Princesse, Paris, 1973.
- Édouard Sauvage, André Chapelon, La Machine locomotive, manuel pratique), 1947, réédition, Layet, Le Lavandou, 1979.
- Jean-Pierre Thiollet, Rêves de trains, Anagramme, Paris, 2003.
- Pierre Weil (Collectif), Les Chemins de fer, préface Louis Armand, Larousse, Paris, 1964.
- William Wenger, Les Chemins de fer dans le monde, Mondo, Lausanne, 1969.
- P.B. Whitehouse, Le Grand Livre des locomotives à vapeur, Princesse, Paris, 1978.
- Beverly Cole, Trains (The Early Years/Die Anfänger der Eisenbahn/Les Débuts du Chemin de Fer), H.F.Ullmann, 2011, 352 pages (ISBN 978-3-8331-6183-4)
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Train à sustentation magnétique
Transrapid 09 sur le site d'essai d'Emsland en Allemagne.
Un train à sustentation magnétique ou Maglev utilise les forces magnétiques pour se déplacer. Il utilise le phénomène de sustentation électromagnétique et n'est donc pas en contact avec des rails, contrairement aux trains classiques. Ce procédé permet de supprimer la résistance au roulement et d'atteindre des vitesses plus élevées : le record est de 603 km/h obtenu en , soit 28,2 km/h de plus que le record d'un train classique (574,8 km/h par une version modifiée du TGV en 2007). Maglev est l'acronyme anglais pour Magnetic levitation.
Il existe deux principaux types de trains à sustentation magnétique :
- Le type à sustentation électrodynamique (ou EDS), utilisant des aimants supraconducteurs ou des aimants aux terres rares disposés en réseau de Halbach1. Sur le type à aimants supraconducteurs des bobines supraconductrices sont placées dans le train et des électroaimants sont placés le long de la voie. Lorsque le train se déplace, un courant est induit dans la voie. La force résultante fait léviter le train. Le déplacement du train engendre une traînée électromagnétique non négligeable, supérieure à la résistance au roulement d'un système à roue 'acier sur acier'. Sur certains systèmes (InducTrack), cette trainée passe par un maximum puis décroit à haute vitesse. Le projet le plus abouti de type SCMaglev est concrétisé au Japon sur la ligne prototype Shinkansen Chūō.
- Le type à sustentation électromagnétique (ou EMS), utilisant des électroaimants classiques. La traînée électromagnétique est ici très faible, voire nulle. Le Transrapid allemand en est le principal exemple. Le rail « porteur » contient des aimants ou des électroaimants. L'interaction entre les aimants à bord du train et des aimants disposés le long de la voie crée une force magnétique induite qui compense la gravité et permet la lévitation. Ces aimants repoussent le train vers le haut et assurent l'existence d'une garde suffisante entre le "rail" et le train ce qui affranchit le véhicule de toute perte due à la friction. Il apparaît cependant une traînée magnétique. Par ailleurs, aux vitesses élevées, c'est la résistance aérodynamique qui représente de loin la principale résistance à l'avancement.
La propulsion est assurée par un moteur linéaire synchrone.
Le prédécesseur du Transrapid à Hambourg en 1979.
Les débuts des recherches sur les trains à sustentation magnétique commencèrent en 1922 avec les travaux de l'Allemand Hermann Kemper. Celui-ci déposa un brevet le . Ses travaux furent cependant interrompus à cause de la Seconde Guerre mondiale.
- 1962 : le Japon se lance dans des recherches sur le Maglev qui bat régulièrement de nouveaux records de vitesse.
- 1973 : l'Allemagne reprend les recherches à l'université technique de Brunswick.
- 1979 : le Transrapid 05 fut mondialement le premier train à sustentation magnétique à transporter des passagers à l'occasion de l'exposition internationale des moyens de transport (IVA) à Hambourg (photo).
- 1983 : la M-Bahn, une ligne de 1,6 km fut construite à Berlin destinée à un service commercial de type métro (Kabinentaxi). Ouverte en 1989, elle fut fermée en 1991.
- De 1984 à 1995, l'AirRail Link, une liaison de 600 mètres exista entre l'aérogare principal de l'aéroport international de Birmingham jusqu'à la station de chemin de fer à une vitesse de 15 km/h. L'une des raisons de son échec est le poids trop important de la voiture à cause d'une coque trop épaisse. Elle est remplacée en 2003 par un système de câble tirant les wagons.
- 1984 : mise en service de la ligne d'essai pour le Transrapid dans la région appelée Emsland (Pays de l'Ems), (Basse-Saxe, Allemagne).
- 2003 : au Japon, un Maglev MLX01 atteint la vitesse de 581 km/h.
- 2004 : mise en service commercial du Transrapid de Shanghai.
- : accident sur la ligne d'essai de Lathen (Emsland) en Allemagne. Le train percute à près de 200 km/h un véhicule d'entretien stationné sur la voie. La collision a été fatale à 23 personnes sur les 31 passagers qui étaient pour l'essentiel des employés de la société d'exploitation. La technologie semble hors de cause (problème de manque de communication entre les services). Le train n'a cependant pas déraillé.
- : au terme d'une réunion de crise à Berlin, le dernier projet de Transrapid en Allemagne, portant sur la construction d'une ligne entre la gare principale et l'aéroport de Munich, a été enterré d'un commun accord par le gouvernement fédéral allemand et les autorités de Bavière en raison des coûts excessifs2,3. Par suite, ThyssenKrupp et Siemens ont décidé la dissolution de la société de commercialisation Transrapid International, entreprise commune des deux groupes4. Une nouvelle tentative de projet de Transrapid en Allemagne n'est pas attendue5.
- Fin 2011/début 2012, la licence d'exploitation du Transrapid en Allemagne a expiré, la ligne d'essai a fermé, et la destruction/reconversion de l'ensemble du site d'Emsland est approuvée.
- En 2014, selon le Dr Deng Zigang, un projet de Super Maglev permettrait d'atteindre la vitesse de 2 900 km/h grâce aux forces magnétiques. Il s'agit d'une vitesse actuellement théorique, du fait que le prototype actuel est trop petit6.
- Le , au Japon, un Maglev expérimental atteint la vitesse record de 603 km/h.
Après près de quarante années de recherche et d'essais, seules six lignes fonctionnent pour une longueur de ligne cumulée d'environ 70 km :
- Le Transrapid de Shanghai, liaison centre-ville-aéroport en Chine à Shanghai de 30 km inaugurée en janvier 2004 ; avec une vitesse maximale de 431 km/h, le trajet est effectué en 7 min 20 s, soit à une vitesse moyenne de 251 km/h, c'est le premier et seul train à sustentation magnétique à grande vitesse en utilisation commerciale.
- Linimo, ligne de 8,9 km à Aichi au Japon, elle a été mise en service en 2005 : avec une vitesse maximale de 100 km/h, le trajet est assuré en 17 minutes, soit à une vitesse moyenne de 31 km/h.
- Une ligne longue de 1 km au parc des expositions de Daejeon, en Corée du Sud, mise en service en 7.
- Le , la ligne de 6,1 km reliant la station Yongyu à l'aéroport d'Incheon en Corée du Sud est mise en service8.
- La ligne Maglev express de Changsha dans la province du Hunan (Chine), en service depuis , relie la gare de Changsha-Sud à l'aéroport international de Changsha-Huanghua (longueur de 18,6 km, vitesse maximale de 100 km/h, vitesse moyenne de 57 km/h)9.
- La ligne S1 du métro de Pékin circule depuis sur 8,25 km dans le district de Mentougou, situé dans l'ouest de la capitale chinoise.
Les lignes abandonnées après avoir fonctionné[modifier | modifier le code]
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Le M-Bahn de Berlin photographié en 1990.
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Le train à sustentation magnétique de Birmingham.
Le Japon développe un projet de train appelé Shinkansen Chūō. Sur une ligne d'essai de 42,8 km, située dans la préfecture de Yamanashi, le prototype atteint 590 km/h le 10, puis 603 km/h le suivant11. L'objectif est de construire une ligne assurant la liaison Tokyo-Ōsaka (400 km à vol d'oiseau) en une heure (travaux en cours depuis ) ; l'ouverture du premier tronçon Tokyo-Nagoya est prévue en 2027 et celle du second tronçon Nagoya-Osaka en 2037 avec l'aide de fonds publics (à l'origine, l'ouverture était prévue en 2045 pour le second tronçon).
Début 2010, la compagnie JR Central a annoncé12 vouloir développer le MAGLEV à l'étranger, avec deux compagnies américaines13. La compagnie estimait en 2010 que 150 sites dans le monde sont des marchés potentiels pour le Shinkansen ou le SCMaglev, dont entre Tampa, Orlando et Miami, entre Las Vegas et Los Angeles, au Texas et dans le Midwest, ou entre Baltimore et Washington, D.C., entre Chattanooga et Atlanta, ou encore en Pennsylvanie, éventuellement en bénéficiant d'une partie des 8 milliards de dollars promis le par le Président Barack Obama pour des projets innovants et économes en énergie de lignes à grande vitesse.
Le Transrapid était un projet allemand réalisé par plusieurs sociétés dont Siemens et MBB qui avait réalisé le premier prototype dans les années 1970.
- En Chine, en , le lancement d'une nouvelle ligne de 175 km est annoncé : elle doit prolonger la ligne existante jusqu'à la ville touristique de Hangzhou. Cependant, une nouvelle ligne ferroviaire a été construite entre-temps sur le même itinéraire.
Le projet futuriste Swissmetro fait appel aux mêmes procédés mais les double par l'utilisation de tunnels sous vide partiel d'air. Ceci a l'avantage de réduire la friction de l'air qui devient très importante au-delà de 150 km/h14. Il a été abandonné en 2009.
Dans l'imagination du public, un train à sustentation magnétique ou "maglev" évoque souvent le concept d'un monorail en hauteur avec une propulsion par moteur linéaire.
Les systèmes à sustentation magnétique peuvent être monorail ou à double rail – le SCMaglev. MLX01, par exemple, utilise une voie en tranchée – et tous les trains monorail ne sont pas des trains à sustentation magnétique. Certains systèmes de transport ferroviaire incorporent des moteurs linéaires mais n'utilisent l'électromagnétisme que pour la propulsion, sans faire léviter le véhicule. C'est le cas du monorail de Moscou, actuellement le seul train monorail à moteur linéaire sans suspension magnétique en service. De même que les voies ordinaires les voies à sustentation magnétique, monorail ou non, peuvent également être construites au niveau du sol ou installées dans des tunnels. Certains trains a sustentation magnétique intègrent des roues et fonctionnent comme des véhicules à roues à moteur linéaire à des vitesses plus lentes, mais lévitent à des vitesses plus élevées. C'est généralement le cas des trains à sustentation magnétique électrodynamiques. Des facteurs aérodynamiques peuvent également jouer un rôle dans la lévitation de ces trains.
Les deux principaux types de technologie de sustentation magnétique sont
- Une sustentation électromagnétique (EMS), des électroaimants à commande électronique dans le train l'attirent sur une voie magnétiquement conductrice (généralement en acier).
- Une sustentation électrodynamique (EDS) utilise des électro-aimants supraconducteurs ou des aimants permanents puissants qui créent un champ magnétique, lequel induit des courants dans les conducteurs métalliques voisins lors d'un mouvement relatif, ce qui soulève le train vers une position de lévitation fixée par la voie.
Une suspension électromagnétique (EMS) est utilisée pour faire léviter le
Transrapid sur sa voie, de façon à permettre une vitesse supérieure aux trains à roues
15,16
Dans les systèmes de suspension électromagnétique (EMS), le train enveloppe la voie. Des matériaux magnétiques sont disposés sur la partie inférieure de la voie. Des électroaimants sont fixés au train sous la voie et orientés vers le haut pour soulever le train. Le système est généralement disposé sur une série de bras en forme de C, la partie supérieure du bras étant fixée au véhicule, et le bord intérieur inférieur contenant les électroaimants. Le train repose sur la voie uniquement à l'arrêt et un système de contrôle asservi des électroaimants soulève le train lors de la mise en route. Certains systèmes combinent des aimants permanents et des électroaimants afin de diminuer la taille de ceux-ci et de leur électronique de contrôle17.
L'attraction magnétique varie de manière inverse au carré de la distance, de sorte que des changements mineurs de distance entre les aimants et le rail produisent des variations de forces importantes. Ces changements de force sont dynamiquement instables - un léger écart par rapport à la position optimale a tendance à augmenter, ce qui nécessite des systèmes de rétroaction sophistiqués pour maintenir une distance constante par rapport au rail, (environ 15 mm)18,19.
Le principal avantage des systèmes suspendus à électroaimants est qu'ils fonctionnent à toutes les vitesses, contrairement aux systèmes électrodynamiques qui ne fonctionnent qu'à partir d'une vitesse minimale. Cela élimine la nécessité d'un système de train d’atterrissage à basse vitesse et peut simplifier l'aménagement des voies. En revanche, l'instabilité dynamique exige des tolérances de réalisation de la voie très précises, ce qui peut compenser cet avantage. Eric Laithwaite craignait que pour respecter les tolérances requises, il faille augmenter l'écart entre les aimants et le rail au point où les aimants seraient d'une taille déraisonnable20. En pratique, ce problème a été résolu grâce à des systèmes de rétroaction améliorés, qui prennent en charge les tolérances requises mais la distance moyenne à la voie est généralement inférieure à celle des systèmes électrodynamiques.
La suspension EDS du SCMaglev japonais est alimentée par les champs magnétiques induits de chaque côté du véhicule par le passage des aimants supraconducteurs du véhicule.
Mouvement d'un Maglev EDS par bobines de propulsion
Dans une suspension électrodynamique (EDS), la voie est constituée de matériaux conducteurs en principe amagnétiques (cuivre ou aluminium). Le déplacement d'aimants contenus dans le train induit un courant électrique dans la voie et donc un champ magnétique qui interagit avec les champs magnétiques des aimants du train. Le train est mis en lévitation et centré par les interactions entre ces champs magnétiques21. Dans certaines configurations, le train ne peut être mis en lévitation que par des forces répulsives. Dans les premiers stades de développement du SCmaglev sur la piste d'essai de Miyazaki, un système purement répulsif a été utilisé puis a évolué vers un système mélangeant forces d'attraction et de répulsion22. Le champ magnétique est produit soit par des aimants supraconducteurs (comme dans le SCMaglev), soit par un réseau d'aimants permanents (comme dans la voie de type en:Inductrack). Les forces répulsives et attractives entre la voie et le train sont créés par les champs magnétiques dans la voie obtenus par induction électromagnétique dans des boucles réalisées avec des fils ou des empilements de bandes en matériau conducteur.
L'un des principaux avantages des systèmes Maglev EDS est qu'ils sont dynamiquement stables – les changements de distance entre la piste et les aimants créent de fortes forces pour ramener le système à sa position initiale20. En outre, la force d'attraction varie de manière inverse, ce qui permet d'obtenir les mêmes effets de réglage. Aucun contrôle actif de la rétroaction n'est nécessaire mais des résonances sont possibles parce qu'il y a peu d'amortissement.
Cependant, à faible vitesse, le courant induit dans ces bobines et le flux magnétique qui en résulte ne sont pas assez importants pour faire léviter le train. Pour cette raison, le train doit avoir des roues ou une autre forme de train d'atterrissage pour soutenir le train jusqu'à ce qu'il atteigne la vitesse de décollage. Étant donné qu'un train peut s'arrêter à n'importe quel endroit, en raison de problèmes d'équipement par exemple, l'ensemble de la voie doit pouvoir supporter à la fois une exploitation à basse et à haute vitesse.
Un autre inconvénient est que le système EDS crée naturellement un champ dans la voie à l'avant et à l'arrière des aimants de levage, qui agit contre les aimants et crée une traînée magnétique. Ceci n'est généralement préoccupant qu'à basse vitesse, et c'est l'une des raisons pour lesquelles JR a abandonné un système purement répulsif et a adopté le système de lévitation avec des parois latérales22. À plus haute vitesse, les autres modes de traînée dominent20.
La force de traînée peut toutefois être utilisée à l'avantage du système électrodynamique, car elle crée une force variable dans les rails qui peut être utilisée comme système réactionnel pour entraîner le train, sans qu'il soit nécessaire de disposer d'une plaque de réaction séparée, comme dans la plupart des systèmes à moteur linéaire. Laithwaite a dirigé le développement de tels systèmes de "flux transversal" dans son laboratoire de l'Imperial College.20 Une autre solution consiste à utiliser des bobines de propulsion sur le rail de guidage pour exercer une force sur les aimants du train et faire avancer celui-ci. Les bobines de propulsion qui exercent une force sur le train sont en fait un moteur linéaire : un courant alternatif dans les bobines génère un champ magnétique variant continuellement qui avance le long de la voie. La fréquence du courant alternatif est synchronisée pour correspondre à la vitesse du train. Le décalage entre le champ exercé par les aimants sur le train et le champ appliqué crée une force qui fait avancer le train.
La conception d'un train à sustentation magnétique ne concerne pas uniquement les véhicules, mais aussi le système ferroviaire, spécifiquement conçu pour la lévitation et la propulsion magnétique. Toutes les mises en œuvre opérationnelles de la technologie à sustentation magnétique ont des roues basiques et ne sont pas compatibles avec les voies ferrées conventionnelles. Comme ils ne peuvent pas partager l'infrastructure existante, les systèmes à sustentation magnétique doivent être conçus comme des systèmes autonomes. Le système à sustentation magnétique SPM est interopérable avec les voies ferrées en acier et permettrait aux véhicules à sustentation magnétique et aux trains conventionnels de circuler sur les mêmes voies. MAN en Allemagne a également conçu un système de train à sustentation magnétique qui fonctionnait avec des rails conventionnels, mais son développement n'a pas abouti20.
Chaque principe de lévitation magnétique pour les voyages en train comporte des avantages et des inconvénients.
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Technologie |
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Avantages |
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Inconvénients |
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EMS23,24 (Sustentation électromagnétique) |
Les champs magnétiques à l'intérieur et à l'extérieur du véhicule sont inférieurs à ceux de l'EDS ; technologie éprouvée, disponible dans le commerce ; vitesses élevées (500 km/h); pas besoin de roues ni de système de propulsion secondaire. |
La séparation entre le véhicule et la voie de guidage doit être constamment surveillée et corrigée en raison de la nature instable de l'attraction électromagnétique ; l'instabilité inhérente du système et les corrections constantes requises par les systèmes extérieurs peuvent induire des vibrations. |
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EDS de type SCMaglev25,26 (Sustentation électrodynamique) |
Les aimants embarqués supraconducteurs et la relativement grande distance entre le rail et le train permettent d'atteindre les vitesses les plus élevées jamais enregistrées pour un train (603 km/h) et une capacité de charge importante; le train de type SCMaglev a réussi ses essais en utilisant la supraconductivité à 'haute température' dans ses aimants embarqués refroidis à l'azote à -196 °C, d'un usage plus aisé que les aimants supraconducteurs 'ordinaires' refroidis aux alentours de -270 °C.[réf. nécessaire] |
Des champs magnétiques puissants dans le train rendraient le train dangereux pour les passagers équipés de stimulateur cardiaque ou de supports de stockage de données magnétiques tels que des disques durs et des cartes de crédit, ce qui nécessiterait l'utilisation d'un blindage magnétique ; les limitations de l'inductance des voies de guidage limitent la vitesse maximale ; [réf. nécessaire] le véhicule doit avoir des roues pour les déplacements à faible vitesse. |
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EDS de type en:Inductrack27,28 (Sustentation électrodynamique par aimants permanents à température ambiante disposés en réseau de Halbach) |
Sécurité de la suspension: pas de courant nécessaire pour activer les aimants; le champ magnétique est localisé sous la voiture ; peut générer suffisamment de force à basse vitesse (environ 5 km/h pour la lévitation ; en cas de panne de courant, les voitures s'arrêtent en se posant sur leur train atterrissage ; Les aimants permanents en réseau de Halbach sont plus puissants que des électroaimants et génèrent un champ magnétique assez faible à l'intérieur du véhicule comparable à un système à blindage magnétique. |
Nécessite soit des roues, soit des segments de voie mobiles lorsque le véhicule est à l'arrêt. En cours de développement (depuis 2008) ; il n'y a pas de version commerciale ni de prototype à l'échelle réelle. Le système de transport Individuel en:Skytran a abandonné la sustentation de type InducTrack au profit d'une sustentation magnétique particulière à asservissement mécanique. |
Ni la voie de type en:Inductrack ni la suspension EDS à supraconducteurs ne sont capables de faire léviter les véhicules à l'arrêt, bien que l'Inductrack assure la lévitation à une vitesse beaucoup plus faible; des roues sont nécessaires pour ces systèmes. Les systèmes EMS n'ont pas de roues.
Le Transrapid allemand, le HSST japonais (Linimo), et coréen Rotem. Les trains à sustentation magnétique de type EMS lévitent à l'arrêt, l'électricité étant extraite du rail de guidage à l'aide de rails électriques pour les deux derniers, et sans fil pour le Transrapid. En cas de perte d'énergie sur la voie de guidage pendant le déplacement, le Transrapid est toujours capable de générer de la lévitation jusqu'à une vitesse de 10 km/h, [citation nécessaire] en utilisant l'énergie des batteries de bord. Ce n'est pas le cas des systèmes HSST et Rotem.
Les systèmes EMS tels que HSST/Linimo peuvent fournir à la fois la lévitation et Propulsion en utilisant un moteur linéaire embarqué. Mais les systèmes EDS et certains systèmes EMS tels que Transrapid lévitent mais ne propulsent pas. Ces systèmes ont besoin d'une autre technologie pour la propulsion. Un moteur linéaire (bobines de propulsion) monté dans la voie est une solution. Sur de longues distances, l'équipement de toute la voie avec des bobines a un coût très important.
Le théorème d'Earnshaw montre qu'aucune combinaison d'aimants statiques ne peut être en équilibre stable29. Par conséquent, un champ magnétique dynamique (variant dans le temps) est nécessaire pour atteindre la stabilisation. Les systèmes EMS reposent sur un régulateur de tension électronique actif qui mesure en permanence la distance d'appui et ajuste le courant de l'électroaimant en conséquence. Les systèmes EDS s'appuient sur des champs magnétiques changeants pour créer des courants, ce qui peut donner une stabilité passive.
Comme les véhicules à sustentation magnétique volent essentiellement, une stabilisation du tangage, du roulis et du lacet est nécessaire. En plus de la rotation, les sursauts (mouvements vers l'avant et vers l'arrière), les oscillations (mouvements latéraux) ou les soulèvements (mouvements vers le haut et vers le bas) peuvent être problématiques.
Les aimants supraconducteurs d'un train au-dessus d'une voie constituée d'un aimant permanent verrouillent le train dans sa position latérale. Il peut se déplacer linéairement le long de la voie, mais pas hors de la voie. Cela est dû à l'effet Meissner et au pinning du flux.
Certains systèmes utilisent des systèmes à courant nul (aussi appelés parfois systèmes à flux nul)21,30. Ces systèmes utilisent une bobine qui est enroulée de manière à entrer dans deux champs opposés et alternatifs, de sorte que le flux moyen dans la boucle est nul. Lorsque le véhicule est en position de marche en ligne droite, aucun courant ne circule, mais tout mouvement hors ligne crée un flux qui génère un champ qui le pousse/tire naturellement en ligne.
Certains systèmes (notamment le système Swissmetro) proposent l'utilisation de la technologie des trains a tube sous vide d'air, ce qui supprime la traînée aérodynamique. Cela pourrait permettre d'augmenter considérablement la vitesse et l'efficacité, car la majeure partie de l'énergie des trains à sustentation magnétique classiques est perdue en raison de la traînée aérodynamique31.
Un risque potentiel pour les passagers des trains circulant dans des tubes sous vide est qu'ils pourraient être exposés au risque de dépressurisation de la cabine, à moins que les systèmes de surveillance de la sécurité du tunnel ne puissent re-pressuriser le tube en cas de dysfonctionnement ou d'accident du train ; cependant, comme les trains sont susceptibles de circuler à la surface de la terre ou à proximité, le rétablissement d'urgence de la pression ambiante devrait être simple. La RAND Corporation a décrit un train à tubes sous vide qui pourrait, en théorie, traverser l'Atlantique ou les États-Unis en 21 minutes environ32.
L'énergie des trains à sustentation magnétique est utilisée pour accélérer le train. L'énergie peut être récupérée lorsque le train ralentit grâce au freinage régénératif. Elle permet également de faire léviter et de stabiliser le mouvement du train. La majeure partie de l'énergie est nécessaire pour surmonter la traînée aérodynamique. Une partie de l'énergie est utilisée pour la climatisation, le chauffage, l'éclairage et autres.
À basse vitesse, le pourcentage de puissance utilisé pour la lévitation peut être important, consommant jusqu'à 15 % de plus qu'un métro ou un train léger33. Pour de courtes distances, l'énergie utilisée pour l'accélération peut être considérable.
La puissance utilisée pour vaincre la traînée de l'air augmente avec le cube de la vitesse et domine donc à grande vitesse. L'énergie nécessaire par unité de distance augmente avec le carré de la vitesse et le temps diminue de façon linéaire. Par exemple, il faut 2,5 fois plus de puissance pour voyager à 400 km/h que pour 300 km/h34.
Les avions tirent parti de la pression atmosphérique et des températures plus basses en naviguant en altitude pour réduire la consommation d'énergie, mais contrairement aux trains ils doivent transporter du carburant à bord. Cela a conduit à la suggestion d'utiliser des trains à sustentation magnétique dans des tubes sous vide d'air partiel ou des tunnels alimentés avec de l'énergie provenant de sources renouvelables.
Le transport par train à sustentation magnétique est sans contact et fonctionne à l'électricité. Il repose moins ou pas du tout sur les roues, les roulements et les essieux communs aux systèmes ferroviaires à roues35.
- Vitesse : le train à sustentation magnétique permet des vitesses de pointe plus élevées que le rail conventionnel, mais certains trains à grande vitesse sur roues ont démontré des vitesses similaires en exploitation normale.
- Entretien : les trains à sustentation magnétique actuellement en service ont montré que l'entretien des voies de guidage était faible. L'entretien des véhicules est également faible (basé sur les heures de fonctionnement, plutôt que sur la vitesse ou la distance parcourue). Le rail traditionnel est soumis à une usure mécanique qui augmente rapidement avec la vitesse, ce qui augmente également la maintenance. Par exemple: l'usure des freins et des caténaires a causé des problèmes pour le Fastech 360 rail Shinkansen. Le train à sustentation magnétique permettrait d'éliminer ces problèmes.
- Météo : le train à sustentation magnétique sont peu affectés par la neige, la glace, le froid intense, la pluie ou les vents violents. Cependant, ils n'ont pas fonctionné dans les conditions aussi variées que les systèmes ferroviaires traditionnels basés sur la friction. Les véhicules à lévitation magnétique accélèrent et décélèrent plus vite que les systèmes mécaniques, indépendamment de l'épaisseur du rail de guidage ou de la pente de la voie, car ce sont des systèmes sans contact35.
- La voie : les trains Maglev ne sont pas compatibles avec les voies conventionnelles, et nécessitent donc une infrastructure sur mesure pour l'ensemble de leur parcours. En revanche, les trains à grande vitesse conventionnels tels que le TGV peuvent circuler, bien qu'à vitesse réduite, sur l'infrastructure ferroviaire existante, ce qui réduit les dépenses là où de nouvelles infrastructures seraient particulièrement coûteuses (comme les approches finales des terminaux urbains), ou sur des extensions où le trafic ne justifie pas de nouvelles infrastructures. John Harding, ancien responsable scientifique des trains à sustentation magnétique de l' Administration fédérale des chemins de fer US, a affirmé que des infrastructures de train à sustentation magnétique séparées sont plus que rentables avec des niveaux plus élevés de disponibilité opérationnelle par tous les temps et des coûts de maintenance nominaux. Ces affirmations doivent encore être prouvées dans un contexte opérationnel intense et elles ne tiennent pas compte des coûts de construction plus élevés des trains à sustentation magnétique.
- L'efficacité : le rail conventionnel est probablement plus efficace à faible vitesse. Mais en raison de l'absence de contact physique entre la voie et le véhicule, les trains à sustentation magnétique n'ont aucune résistance au roulement, ne laissant que la traînée aérodynamique et la traînée électromagnétique, ce qui peut améliorer l'efficacité énergétique36. Certains systèmes, cependant, tels que la Central Japan Railway Company SCMaglev utilisent des pneus en caoutchouc à basse vitesse, ce qui réduit les gains d'efficacité.[citation nécessaire]
- Poids : les électroaimants de nombreux modèles de SGE et de SDE nécessitent entre 1 et 2 kilowatts par tonne37. L'utilisation d'aimants supraconducteurs peut réduire la consommation d'énergie des électroaimants. Un véhicule Transrapid Maglev de 50 tonnes peut soulever 20 tonnes supplémentaires, pour un total de 70 tonnes, ce qui consomme 70 -140 kWhp.[citation nécessaire] La plupart de l'énergie utilisée pour le TRI sert à la propulsion et à surmonter la résistance de l'air à des vitesses supérieures à 160 km/h.[citation nécessaire]
- Répartition de masse : une voie 'normale' à grande vitesse nécessite plus de support et de construction à cause de sa charge concentrée sur les roues. Les voitures à sustentation magnétique sont plus légères et leur poids est réparti de manière plus uniforme38.
- Bruit : comme la principale source de bruit d'un train à sustentation magnétique provient de l'air déplacé plutôt que du contact des roues avec les rails, les trains à sustentation magnétique font moins de bruit qu'un train conventionnel à vitesse équivalente. Cependant, le profil psychoacoustique du train à sustentation magnétique peut réduire cet avantage : une étude a conclu que le bruit du train à sustentation magnétique devrait être évalué comme celui du trafic routier, alors que les trains conventionnels connaissent un « bonus » de 5-10 dB, car ils sont considérés comme moins gênants au même niveau sonore39,40,41.
- Fiabilité des aimants : les aimants supraconducteurs sont généralement utilisés pour générer les puissants champs magnétiques qui font léviter et propulser les trains. Ces aimants doivent être maintenus en dessous de leur température critique (celle-ci varie de 4,2 kelvin à 77 kelvin, selon le matériau). Les nouveaux alliages et les nouvelles techniques de fabrication des supraconducteurs et des systèmes de refroidissement ont permis de résoudre ce problème.
- Systèmes de contrôle : aucun système de signalisation n'est nécessaire pour les trains à grande vitesse, car ces systèmes sont contrôlés par ordinateur. Les opérateurs humains ne peuvent pas réagir assez vite pour gérer ces trains à grande vitesse. Les systèmes à grande vitesse nécessitent des droits de passage spécifiques et sont généralement surélevés. Des tours de communication doivent être en contact permanent avec les trains. Il n'y a pas non plus besoin de sifflets ou de klaxons pour les trains.
- Terrain : les trains à sustentation magnétique sont généralement capables de monter des pentes plus importantes, offrant plus de flexibilité sur le choix de la route et une réduction du nombre de tunnels38. Cependant, leur grande vitesse et leur besoin accru de contrôle rendent difficile l'adaptation d'un maglev avec un terrain complexe, comme une colline incurvée. Les trains traditionnels peuvent plus facilement suivre le flanc d'une colline ou serpenter dans une forêt.
Différences entre l'avion et le voyage en train à sustentation magnétique :
- Efficacité : Pour les systèmes à sustentation magnétique, le rapport entre la portance et la traînée peut dépasser celui des avions (par exemple la voie de type en:Inductrack peut approcher un ratio de 200:1 à grande vitesse, meilleur que celui de n'importe quel avion). Cela peut rendre les trains à sustentation magnétique plus efficaces au kilomètre. Cependant, à des vitesses de croisière élevées, la traînée aérodynamique est beaucoup plus importante que la traînée induite par la voie. Les avions à réaction profitent de la faible densité de l'air à haute altitude pour réduire considérablement la traînée aérodynamique. Par conséquent, malgré leur désavantage en termes de rapport entre la portance et la traînée, ils peuvent se déplacer plus efficacement à grande vitesse que les trains maglev qui opèrent au niveau de la mer [citation nécessaire].
- Choix des parcours : les trains à sustentation magnétique offrent des temps de parcours compétitifs pour des distances de 800 km ou moins. En outre, les ascenseurs peuvent facilement desservir des destinations intermédiaires.
- Disponibilité : les trains à sustentation magnétique sont peu affectés par la météo [citation nécessaire].
- Temps total de voyage : les trains à sustentation magnétique ne sont pas soumis aux protocoles de sécurité étendus auxquels sont confrontés les voyageurs aériens, et il n'y a pas de temps de roulage ou de file d'attente pour le décollage et l'atterrissage[citation nécessaire].
Par rapport aux chemins de fer traditionnels, les trains à sustentation magnétique sont réputés présenter des avantages42 :
- Vitesses de pointe et de croisière plus élevées.
- Meilleures accélérations et relances.
- « à vérifier » : Capacité de franchissement de pentes plus fortes, limitant le nombre de tranchées à creuser et d'ouvrages d'art à construire et diminuant donc le coût total de l'infrastructure.
- Risque presque nul de déraillement dans des constructions telles que le Transrapid (du moins tant que la voie est dépourvue d'appareils ou autres zones à risques, ce qui est par ailleurs un lourd handicap du point de vue de l'exploitation). L'accident du Transrapid le qui causa la mort de 23 personnes43 marqua un coup d'arrêt à ce projet.
Il fut inventé dans l'espoir d'obtenir un meilleur rendement énergétique sur longues distances, en dépit d'un coût prohibitif sur courte distance. Ceci est cependant loin d'être avéré, en particulier si l'on rapporte la consommation totale d'énergie au nombre de passagers transportés.
- Dans le cas du système à sustentation électrodynamique japonais, la lévitation est obtenue grâce aux bobines supraconductrices installées de chaque côté des bogies du train et à des bobines fixées sur les côtés verticaux de la voie en béton, qui est à température ambiante. La supraconduction utilisée dans les bogies permet d'obtenir la lévitation sans consommation d'énergie. Les aimants supraconducteurs des bogies sont constitués de niobium-titane. Les bobines sont maintenues à environ 4 K (~-269 °C) par un circuit d'azote liquide et d'hélium liquide afin d'obtenir la supraconductivité44.
Ces lignes présentent des inconvénients comparées aux lignes de train traditionnel à grande vitesse (TGV):
- Incompatibilité avec les réseaux traditionnels : un train à sustentation magnétique nécessite un réseau de voies particulier et ne peut emprunter des tronçons conventionnels déjà existants.
- Système peu adapté au fret lourd (limité à 20 tonnes pour un train de 50 tonnes).
- Système sensible au vent, nécessitant des pentes peu marquées et des rayons de courbe très larges.
- Acceptabilité du champ électro-magnétique par les riverains de la ligne45.
Cependant en l'absence de systèmes importants en exploitation, on manque de recul pour apprécier les avantages et inconvénients réels par rapport au chemin de fer classique, notamment sur le plan économique.
- ↑ General Atomics: Maglev technology [archive]
- ↑ Revenir plus haut en :a et b Le Monde, 28 mars 2008
- ↑ « L'Allemagne enterre son train à sustentation magnétique » [archive], sur lexpress.fr, 27 mars 2008, consulté le 13 août 2013.
- ↑ (en) « Siemens, ThyssenKrupp to Dissolve Maglev Train Company », DW, (lire en ligne [archive])
- ↑ (de) [1] [archive], « Transrapid - Industrie sieht keine Chance mehr » [archive], 4 juillet 2008
- ↑ Adrien Bonetto, « Innovation : Paris-Moscou en une heure, c'est (bientôt) possible ! » » [archive], sur Lepoint.fr, (consulté le ).
- ↑ http://www.monorails.org/tmspages/MagDaejeon.html [archive]
- ↑ (en) « Incheon Airport Maglev OPENS » [archive], sur Kojects, (consulté le ).
- ↑ (en) Keith Barrow, « Changsha airport maglev line opens » [archive], .
- ↑ Claude Fouquet, « Un train à lévitation japonais atteint la vitesse record de 590 km/h » [archive], Les Échos, (consulté le ).
- ↑ « Japon : un train atteint la vitesse record de 603 km/h » [archive], Le Monde, .
- ↑ (ja) « 高速鉄道の海外事業展開について » [archive] [« À propos du développement commercial à l'étranger du chemin de fer à grande vitesse »], compagnie ferroviaire JR Central (Japan Railway Central), ; texte repris par ADIT Japon [archive]
- ↑ U.S.-Japan High-Speed Rail (USJHSR) et U.S.-Japan MAGLEV (USJMAGLEV) cofondées en 2009 avec une société de capital risque et de conseil, New Magellan Ventures. Source ADIT [archive]
- ↑ Site officiel du Swissmetro [archive], in swissmetro.ch, 2012
- ↑ (en) « High-Tech for 'Flying on the Ground' », Transrapid International, (lire en ligne [archive] [PDF], consulté le )
- ↑ (en) « Hong Kong Physics World - Maglev » [archive], Hong Kong Physics World (consulté le )
- ↑ Magnemotion M3 Maglev system [archive]
- ↑ (en) Tsuchiya, M. Ohsaki, H., « Characteristics of electromagnetic force of EMS-type maglev vehicle using bulk superconductors », IEEE Transactions on Magnetics, vol. 36, no 5, , p. 3683-3685 (DOI 10.1109/20.908940, Bibcode 2000ITM....36.3683T)
- ↑ (en) R. Goodall, « The theory of electromagnetic levitation », Physics in Technology, vol. 16, no 5, , p. 207-213 (DOI 10.1088/0305-4624/16/5/I02)
- ↑ Revenir plus haut en :a b c d et e "Maglev: How they're Getting Trains off the Ground" [archive], Popular Science, December 1973 p. 135.
- ↑ Revenir plus haut en :a et b (en) « Principle of Maglev » [archive], Railway Technical Research Institute (consulté le )
- ↑ Revenir plus haut en :a et b (en) J.L. He, D.M. Rote et H.T. Coffey, « Study of Japanese Electrodynamic-Suspension Maglev Systems », Osti.gov, (DOI 10.2172/10150166, lire en ligne [archive], consulté le )
- ↑ (en) Nelson Ireson, « Dutch university working on affordable electromagnetic suspension » [archive du ], MotorAuthority.com, (consulté le )
- ↑ (en) Keisuke Ogawa, « Hitachi Exhibits Electromagnetic Suspension System » [archive], techon.nikkeibp.co.jp,
- ↑ (en) Marc T. Thompson et Richard D. Thornton, « Flux-Canceling Electrodynamic Maglev Suspension : Part II Test Results and Scaling Laws », IEEE Transactions on Magnetics, vol. 35, no 3, (DOI 10. 1109/20.764894, lire en ligne [archive])
- ↑ (en) Valarie Cotsalas, « It Floats! It Speeds! It's a Train! », The New York Times, (lire en ligne [archive])
- ↑ (en) « A New Approach for Magnetically Levitating Trains – and Rockets » [archive], llnl.gov (consulté le )
- ↑ (en) Richard F. Post, « MagLev: A New Approach » [archive du ], sur Scientific American,
- ↑ (en) Gibbs, Philip et Geim, Andre, « Is Magnetic Levitation Possible ? » [archive du ], High Field Magnet Laboratory (consulté le )
- ↑ (en) « How maglev works: Learning to levitate » [archive], Maglev 2000 (consulté le )
- ↑ (en) « Trans-Atlantic MagLev » [archive] (consulté le )
- ↑ (en) « The Very High Speed Transit System » [archive], RAND, (consulté le )
- ↑ (en) « Beijing Maglev » [archive], Maglev.net (consulté le )
- ↑ « Can magnetically levitating trains run at 3 000 km/h? » [archive]
- ↑ Revenir plus haut en :a et b (en) « -Maglev Technology Explained », North American Maglev Transport Institute, (lire en ligne[archive du ])
- ↑ (en) « Transrapid claims to use a quarter less power at 200 km/h than the InterCityExpress » [archive du ], Transrapid (consulté le )
- ↑ « Tagungsband.doc » [archive du ] (consulté le )
- ↑ Revenir plus haut en :a et b (en) Alan Kandel, « Conventional High-Speed Rail Vs. Magnetically Levitated Trains: Was Maglev Ever In Contention? » [archive],
- ↑ (en) Vos, Joos, « Annoyance caused by the sounds of a magnetic levitation train », The Journal of the Acoustical Society of America, vol. 115, no 4, , p. 1597-1608 (PMID 15101639, DOI 10. 1121/1.1650330, Bibcode 2004ASAJ..115. 1597V, lire en ligne [archive], consulté le )
- ↑ (en) Gharabegian, Areq, « Maglev-A super fast train », The Journal of the Acoustical Society of America, vol. 108, no 5, , p. 2527 (DOI 10. 1121/1.4743350, Bibcode 2000ASAJ..108R2527G, lire en ligne [archive], consulté le )
- ↑ (en) « Maglevs in Action », North American Maglev Transport Institute, (lire en ligne[archive du ])
- ↑ Que peuvent apporter les trains magnétiques dans le domaine ferroviaire ? [archive], in trainsmagnetiques.netlib.re, 2012.
- ↑ (en-GB) « Deadly crash on German monorail », BBC, (lire en ligne [archive], consulté le )
- ↑ MAGLEV Le train volant [archive], in supraconductivite.fr
- ↑ « Pékin suspend l'extension du train à grande vitesse Maglev pour des « raisons sanitaires » [archive] », LeMonde.fr, 28 mai 2007.
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La dénomination « train électrique » désigne un train mu par l'électricité, qu'il soit « réel » ou un modèle réduit.
Une des automotrices allemandes du record de 1903.
Dès 1882, l'expression train électrique est utilisée alors qu'il est envisagé d'utiliser l'électricité pour mouvoir des trains à l'aide d'accumulateurs1. En octobre 1903, plusieurs automotrices expérimentales allemandes dépassent les 200 km/h2. En 1924, l'expression « train électrique » est utilisée pour parler de vrais trains mus à l'électricité3.
Coffret de train électrique.
La dénomination « train électrique » désigne un train jouet à échelle réduite, composé d'une locomotive propulsée par un moteur électrique (qu'elle représente une locomotive à vapeur, à motorisation thermique ou électrique), de voitures et de wagons, ainsi que les éléments leur permettant de rouler : la voie et l'alimentation électrique, sous forme d'un transformateur régulateur ou d'une commande Digital.
Les premiers trains électriques grand public apparaissent au début du xxe siècle4, mais dès 1887, un train électrique miniature est envisagé pour le service de table5. Il existe des trains miniatures non-alimentés par l'électricité : ces derniers peuvent être à vapeur vive, ainsi que, plus rarement, à propulsion mécanique (ressort, friction) ou poussés à la main.
De nos jours, le train électrique et ses accessoires sont le plus souvent regroupés dans un coffret dit « de départ », comprenant une locomotive, quelques voitures ou wagons, de quoi constituer un ovale de voie et une alimentation électrique6. Ce coffret est une base pour commencer (et est le point de départ de nombreux modélistes ferroviaires7), par la création d'un décor et d'une ambiance réaliste, la pratique du modélisme ferroviaire ; certains coffrets proposent des accessoires de décor : ouvrages d'art, véhicules6...
Ce simple jeu avec un train miniature ou du fait de jouer au train électrique connaît une évolution : le modélisme ferroviaire. Son but est de constituer une maquette réaliste sur laquelle les trains seront le sujet central. Le modélisme ferroviaire consiste alors, pour la plupart de ses pratiquants, à construire un réseau (parfois improprement appelé « circuit ») aménagé et décoré, sur lequel le modéliste fera circuler ses trains en s'inspirant de la réalité du monde ferroviaire6.
- ↑ La Science populaire : journal hebdomadaire illustré / rédacteur en chef Adolphe Bitard, [s.n.], (lire en ligne [archive])
- ↑ http://www.tubit.tu-berlin.de/fileadmin/a3533/uploads/UE_NwB1/Bahnenergieversorgung.pdf [archive]
- ↑ « Colombes : le nouveau train électrique : un train à quai : [photographie de presse] / Agence Meurisse » [archive] , sur Gallica, (consulté le ).
- ↑ Clive Lamming « Trains Miniatures » Éd. groupe LR Presse, Auray, 2007, 149 pages. (ISBN 2-903651-40-X)
- ↑ « Le XIXe siècle : journal quotidien politique et littéraire / directeur-rédacteur en chef : Gustave Chadeuil » [archive] , sur Gallica, (consulté le ).
- ↑ Revenir plus haut en :a b et c « Train sets: the gateway to model railroading », ModelRailroader.com, (lire en ligne [archive], consulté le )
- ↑ Sara Kelly, Model citizens, 70 minutes, 2015, États-Unis
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