À quoi ressembleront les trains de voyageurs du futur

Au printemps 1873, le baleinier écossais James Legge partit de Shanghai pour Pékin et le voyage lui dura deux semaines. Dans un premier temps, il se rend à Tianjin en bateau, puis à dos de mulet jusqu'à la capitale chinoise. Aujourd'hui, le même trajet de 1200 20 kilomètres prend un peu plus de quatre heures sur un train à grande vitesse. Le vol entre les deux villes dure deux heures et XNUMX minutes. Quant à l'Europe, les trains à grande vitesse Frecciarossa relient Milan à Rome, permettant aux passagers d'atteindre leur destination en moins de trois heures, et de Tokyo à Osaka, les trains à grande vitesse Shinkansen mettent deux heures et demie.

Les gens n’ont jamais voyagé aussi rapidement et facilement qu’aujourd’hui. Mais cette commodité a un prix : les transports représentent 20 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone et, au cours des trois dernières décennies, le taux d’émissions de dioxyde de carbone provenant des transports a augmenté plus rapidement que celui de toute autre source. Cela est particulièrement vrai pour le transport aérien, qui a connu une croissance plus rapide que le transport ferroviaire ou routier. Cela soulève la question : est-il possible de voyager à grande vitesse sans tuer la planète ? Et si oui, comment ?

Plus rapides, plus propres, plus respectueux de l’environnement et dotés d’une technologie de pointe, les chemins de fer sont le seul mode de transport susceptible de devenir l’épine dorsale de la satisfaction de nos futurs besoins de mobilité. À l’approche du 200e anniversaire du premier chemin de fer voyageurs en 2025, les trains sont plus que jamais essentiels pour assurer une mobilité durable dans un monde aux prises avec le changement climatique, l’urbanisation croissante et la croissance démographique. La population urbaine mondiale augmente au rythme de deux personnes par seconde, ce qui donne lieu à 172,800 90 nouveaux citadins chaque jour. Alors que certaines régions du monde, comme l’Europe et le Japon, connaissent un déclin démographique, on s’attend à ce que XNUMX % de la croissance démographique se produise dans les villes et mégapoles des pays en développement.

Pour que ces villes, régions et mégapoles à croissance rapide se développent, des transports publics efficaces sont non seulement souhaitables mais essentiels.

Quelle est la vitesse des trains à grande vitesse ?

Les trains à grande vitesse modernes font souvent la une des journaux alors que le réseau de lignes en Europe et en Asie continue de s'étendre, avec de nouvelles lignes prévues ou déjà en construction dans des pays comme la France, l'Allemagne, l'Espagne, l'Inde, le Japon et à une échelle beaucoup plus grande. en Chine, où d'ici 2025 le réseau à grande vitesse atteindra 50,000 XNUMX kilomètres.

Au début des années 2030, lorsque la construction de la liaison ferroviaire controversée High Speed ​​​​2 (HS2) sera achevée, au milieu de différends sur les dépassements budgétaires et leur impact sur les paysages vulnérables, l'Angleterre disposera des trains conventionnels les plus rapides du monde, capables de fonctionner à un niveau standard. vitesse de 362 km/h mais pouvant atteindre des vitesses allant jusqu'à 400 km/h.

En combinant la technologie japonaise des trains à grande vitesse avec la conception britannique, la flotte de trains HS2.5 de 2 milliards de dollars révolutionnera les voyages interurbains entre Londres et le English Midlands et villes du nord. Le passage du transport interurbain au HS2 libérera également des capacités indispensables sur les chemins de fer existants pour accueillir davantage de passagers et de marchandises locaux.

Néanmoins, au cours de plusieurs décennies, des pays comme la France, le Japon et la Chine ont conclu que les avantages de l’exploitation de trains à grande vitesse dépassant 320 km/h l’emportaient sur les coûts nettement plus élevés de maintenance et d’énergie qu’ils entraînaient. Désormais leaders reconnus du train à grande vitesse, le Japon et la Chine ne se limitent pas à la technologie « acier sur acier » mais développent des trains capables d'atteindre des vitesses allant jusqu'à 600 km/h.

Le concept de trains ultra-rapides circulant sur des voies dédiées utilisant la sustentation magnétique (maglev) est présenté comme « l'avenir du voyage » depuis plus de 50 ans, mais mis à part quelques lignes expérimentales et la route chinoise reliant le centre de Shanghai à l'aéroport, il est resté largement théorique.

Mais pas pour longtemps. Le Japon investit 72 milliards de dollars dans le projet Chuo Shinkansen, qui marquera le point culminant de plus de 40 ans de développement du maglev. La ligne de 286 kilomètres reliera Tokyo et Nagoya, permettant de parcourir la distance en seulement 40 minutes, et s'étendra à terme jusqu'à Osaka, réduisant ainsi le trajet de 500 kilomètres depuis la capitale à 67 minutes. La construction a commencé en 2014 et devait initialement être achevée d'ici 2027 (avec l'ouverture de la ligne Nagoya-Osaka dix ans plus tard), mais des problèmes d'autorisation pour des tronçons de la ligne signifient que la date d'ouverture est actuellement inconnue. Les retards et les dépassements massifs de coûts ont conduit de nombreuses personnes à remettre en question la viabilité économique du projet.

Il est peu probable que de telles difficultés surviennent en Chine, qui construit également des lignes maglev comme alternative aux vols court-courriers et pour faciliter les déplacements à grande vitesse à travers ses zones urbaines densément peuplées. La Chine prévoit de créer des « cercles de transport de trois heures » autour de ses grandes villes, transformant ainsi les agglomérations urbaines en puissances économiques.

Dans la région sud du pays le plus densément peuplé du monde, la région du delta de la rivière des Perles, qui englobe Hong Kong, Guangzhou et Shenzhen, abrite déjà plus de 120 millions de personnes. Les planificateurs chinois visent à relier neuf villes de la région pour créer une zone métropolitaine s'étendant sur 26,000 XNUMX kilomètres carrés. Des lignes Maglev sont prévues sur des itinéraires tels que Shanghai-Hangzhou et Chengdu-Chongqing, et de nombreuses autres suivront en cas de succès.

Dans d’autres pays du monde, les coûts énormes et le manque d’intégration avec les chemins de fer existants pourraient entraver la diffusion de la technologie maglev. Déjà aux prises avec les embouteillages et la pollution dans ses villes densément peuplées, la Chine a ouvert à elle seule 29 nouvelles lignes de métro totalisant 582 kilomètres en décembre 2021. De nombreux autres pays dont les villes sont en croissance devront bientôt suivre cet exemple s'ils ne veulent pas se laisser submerger.

Toutefois, pour répondre à ces attentes, l’industrie ferroviaire devra agir rapidement sur plusieurs fronts afin d’offrir une capacité, une efficacité, une fiabilité et une accessibilité considérablement accrues.

Trains sans pilote

Le mouvement automatisé existe depuis de nombreuses décennies – une partie de la ligne Victoria du métro londonien est partiellement exploitée de cette manière depuis son ouverture en 1967 – mais il s'agit généralement de lignes autonomes avec des trains identiques circulant à des intervalles spécifiques.

Ces dernières années, la Chine a pris la tête des chemins de fer autonomes, en introduisant les seuls trains autonomes à grande vitesse au monde, qui circulent à des vitesses allant jusqu'à 300 km/h entre Pékin et les sites des Jeux olympiques d'hiver de 2022. Le Japon expérimente également des « trains à grande vitesse » qui peuvent se déplacer de manière autonome entre les terminaux et les dépôts pour la maintenance, permettant ainsi aux conducteurs de conduire des trains générant plus de revenus.

Or, gérer des trains sans pilote sur des lignes dédiées est une chose. Assurer leur exploitation en toute sécurité sur les chemins de fer traditionnels à usage mixte, où circulent des trains de voyageurs et de marchandises présentant des caractéristiques, des vitesses et des poids très différents, est bien plus difficile.

Le Big Data et ce que l’on appelle l’Internet des objets permettront à différents modes de transport d’interagir les uns avec les autres et avec l’environnement, ouvrant ainsi la voie à des déplacements intermodaux plus intégrés. Les robots intelligents joueront un rôle important dans l’inspection des infrastructures, telles que les tunnels et les ponts, ainsi que dans l’entretien efficace des structures obsolètes.

Impact sur l'environnement

Malgré leur plus grand respect de l’environnement que l’aviation, les chemins de fer ont encore un long chemin à parcourir pour réduire leurs propres émissions de carbone et la pollution des moteurs diesel. Conformément aux objectifs des Nations Unies en matière de changement climatique, de nombreux pays se sont engagés à éliminer progressivement les trains diesel d’ici 2050, voire avant.

En Europe et dans de nombreuses régions d'Asie, la plupart des lignes les plus fréquentées sont déjà électrifiées, mais la situation est hétérogène : de près de 100 % d'électrification en Suisse à moins de 50 % au Royaume-Uni, et presque zéro dans certains pays en développement. En Amérique du Nord, le transport au diesel domine, notamment sur les grands réseaux de fret ferroviaire, et la tendance à l'électrification est moins marquée en Europe et en Asie.

Les technologies de batteries semblent sur le point de jouer un rôle important dans l’élimination progressive du « diesel sale » pour le transport de marchandises lourdes et les itinéraires de passagers peu fréquentés où une électrification complète n’est peut-être pas réalisable. De nombreux prototypes alimentés par batterie sont actuellement en cours de test ou en cours de développement et, à mesure que la technologie progresse, la dépendance du transport ferroviaire au diesel devrait commencer à diminuer avant la fin de cette décennie.

Pour d’autres, l’hydrogène représente un espoir important pour décarboner le transport ferroviaire. L’hydrogène vert, produit dans des installations dédiées utilisant des sources d’électricité renouvelables, peut être utilisé pour alimenter des piles à combustible, qui à leur tour entraînent des moteurs électriques.

Le constructeur ferroviaire français Alstom est leader avec son train électrique à hydrogène, le Coradia iLint, qui a transporté ses premiers passagers en 2018, ouvrant la voie à des versions de série désormais en construction pour plusieurs pays européens.

Les chemins de fer du monde entier sont également aux prises avec des défis liés aux catastrophes naturelles. Les chemins de fer nouveaux et reconstruits sont de plus en plus conçus en tenant compte du changement climatique : l'amélioration du drainage, la protection de l'environnement et la restauration des paysages naturels jouent tous un rôle dans l'amélioration de la sécurité et de la fiabilité des chemins de fer.

Entre-temps, la prise de conscience des dommages environnementaux causés par le transport aérien a déjà conduit à une reprise des voyages ferroviaires de nuit en Europe.

Hyperloop : le train du futur. Est-ce vrai?

En matière de trains du futur, la technologie Hyperloop mérite sans aucun doute d'être mentionnée. L'utilisation du vide pour des déplacements à plus de 1000 XNUMX km/h est révolutionnaire. Nombreux sont ceux qui pensent qu'elle révolutionnera nos déplacements. Mais certains doutent. En résumé, il s'agit d'un train circulant dans un tube, éliminant ainsi deux facteurs de ralentissement : la résistance de l'air et la friction. Le système Hyperloop se compose de deux éléments principaux : des tubes et des capsules. Les tubes sont quasiment scellés sous vide, tandis que les capsules sont des véhicules pressurisés se déplaçant à l'intérieur des tubes. Le principe repose sur l'utilisation d'aimants permanents sur les véhicules.

Semblables aux wagons de train, les capsules voyagent également en colonnes. Cependant, alors que dans les trains, les voitures sont reliées les unes aux autres, les capsules Hyperloop peuvent voyager vers différentes destinations. Comme sur une autoroute, chaque capsule peut sortir de la piste et changer de direction. Ils peuvent rejoindre ou quitter des colonnes en fonction de la direction dans laquelle ils se dirigent. Les systèmes de transport Hyperloop sont entièrement électriques. En plus des moteurs, un ensemble d’aimants est utilisé pour pousser les capsules à chaque kilomètre parcouru. L’absence presque totale de résistance de l’air et de friction signifie qu’il n’est pas nécessaire d’avoir un système de propulsion constant. Il faut donc moins d’énergie.

Elon Musk a publié un article technique en 2013 décrivant le fonctionnement d'un système de transport par tube à vide. Depuis, plusieurs équipes dans le monde ont commencé à travailler sur ce concept de mobilité.

L'Hyperloop représente encore un défi technique majeur. Bien que sa faisabilité ait été démontrée sur le papier, sa mise en œuvre pratique présente de nombreux défis supplémentaires. Outre des coûts initiaux importants, l'étanchéité des tubes nécessitera des frais de maintenance conséquents. Les voies de l'Hyperloop sont en acier, qui se dilate et se contracte en fonction de la température extérieure. Cela nécessite des connexions mobiles, ce qui entraîne des coûts de maintenance importants. Un autre problème réside dans la nécessité d'acquérir des terrains. De plus, de nombreux aspects de sécurité restent à régler : un voyage pourrait être beaucoup plus risqué en cas de dysfonctionnement. La vitesse élevée pourrait provoquer des vertiges chez les passagers, qui auront également un espace de mouvement limité pendant le trajet.

Plusieurs groupes en Europe et dans le monde travaillent à la mise en œuvre de l'Hyperloop. Cependant, les défis à relever – financement, sécurité et acquisition de terrains – constituent encore des obstacles majeurs au déploiement de l'Hyperloop. Tant que ces défis ne seront pas résolus, l'idée de voyager en métro restera un rêve.

Conclusions

On estime que d’ici 2050, les chemins de fer de passagers et de marchandises constitueront l’épine dorsale de nos réseaux de transport, avec des liaisons interurbaines entre des pôles multimodaux intégrées aux réseaux locaux. Avec le soutien politique et technique nécessaire, les chemins de fer joueront également un rôle de plus en plus important dans le transport international, offrant une alternative de qualité au transport routier et au transport aérien sur de courtes distances.

Dans un avenir proche, les investissements dans le monde entier reposeront encore largement sur les chemins de fer traditionnels acier sur acier. Il n’y a aucune raison de douter que cela continuera à définir l’avenir du transport ferroviaire dans les décennies à venir, comme c’est le cas depuis près de 200 ans.

Eh bien, ce sont toutes des façons dont nous pourrions un jour nous déplacer sans nuire à l’environnement. Mais pour l’instant, l’avenir est déjà là : le train à grande vitesse offre un moyen rapide et à faible émission de carbone de se déplacer entre les villes. Si James Legge entreprenait aujourd'hui son voyage vers Pékin, il n'aurait pas besoin d'un bateau, et certainement pas d'une mule. Il monterait simplement dans un train.

Voir aussi:

• À quoi ressembleront les avions de passagers du futur
• 6 missiles balistiques intercontinentaux (ICBM) qui pourraient mettre fin au monde