À quoi ressembleront les trains de voyageurs du futur ?

Lorsque l'érudit chinois écossais James Legge quitta Shanghai pour Pékin au printemps 1873, le voyage lui prit deux semaines. Il arriva d'abord à Tianjin en bateau, puis à dos de mulet jusqu'à la capitale chinoise. Aujourd'hui, le même trajet de 1200 20 km prend un peu plus de quatre heures en train à grande vitesse. Le vol entre les deux villes dure deux heures et XNUMX minutes. Quant à l'Europe, il existe des trains à grande vitesse Frecciarossa de Milan à Rome, qui peuvent atteindre la destination en moins de trois heures, et de Tokyo à Osaka - des trains à grande vitesse Shinkansen - en 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 sont responsables de 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. C'est particulièrement vrai transport aérien, dont les émissions ont augmenté plus rapidement que celles du transport ferroviaire ou routier. A ce propos, la question se pose : est-il possible de voyager à grande vitesse sans tuer la planète ? Et si oui, comment ?

Plus rapide, plus propre, plus écologique et doté de technologies de pointe, le rail est le seul moyen de transport qui a aujourd'hui toutes les chances de devenir la base pour répondre à nos futurs besoins de mobilité. À l'approche du 200e anniversaire du premier chemin de fer voyageurs, en 2025, les trains sont plus importants que jamais pour assurer une mobilité durable dans un monde confronté aux défis du changement climatique, de l'urbanisation croissante et de la croissance démographique. La population urbaine mondiale augmente au rythme de deux personnes par seconde, créant 172800 90 nouveaux citadins chaque jour. Alors que la population diminue dans certaines régions du monde, comme l’Europe et le Japon, XNUMX % de la croissance démographique devrait se produire dans les villes et mégapoles des pays en développement.

Pour que ces villes, régions et métropoles à croissance rapide puissent bouger, des transports publics efficaces sont non seulement souhaitables, mais nécessaires.

Quelle est la vitesse des trains à grande vitesse ?

Les nouveaux « trains à grande vitesse » élégants font souvent la une des journaux alors que le réseau de lignes en Europe et en Asie continue de croître, avec de nouvelles lignes prévues ou déjà en construction dans des pays comme la France, l'Allemagne, l'Espagne, l'Inde, le Japon et, de manière plus générale, à une échelle beaucoup plus grande, en Chine, où le réseau à grande vitesse atteindra 2025 50000 km d'ici XNUMX.

Lorsque la ligne controversée High Speed ​​​​2030 (HS2) sera achevée au début des années 2 en raison de dépassements de budget et de paysages vulnérables, l'Angleterre disposera des trains réguliers les plus rapides du monde, qui roulent normalement à 362 km/h, mais peuvent développer une vitesse allant jusqu'à à 400 km/h.

Combinant la technologie japonaise des trains à grande vitesse avec la conception britannique, la flotte HS2 de 2,5 milliards de dollars révolutionnera les voyages longue distance entre Londres et les Midlands anglais et les villes du nord. Le transfert des services longue distance vers HS2 libérera également des capacités indispensables sur les chemins de fer existants pour transporter davantage de passagers et de marchandises locaux.

Cependant, après plusieurs décennies d'exploitation, des pays comme la France, le Japon et la Chine ont conclu que les avantages de l'exploitation de trains à grande vitesse à des vitesses supérieures à 320 km/h l'emportent sur les coûts de maintenance et d'énergie nettement plus élevés qu'ils entraînent. Aujourd'hui, les leaders reconnus des trains à grande vitesse au Japon et en 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 à grande vitesse circulant sur des voies spéciales utilisant la lévitation magnétique (maglev) est présenté comme « l'avenir du voyage » depuis plus de 50 ans, à l'exception de quelques lignes expérimentales et d'une route chinoise reliant le centre-ville de Shanghai à l'aéroport. , cela est resté ainsi essentiellement théorique.

Mais pas pour longtemps. Le Japon investit 72 milliards de dollars dans le projet Chuo Shinkansen, qui sera le point culminant de plus de 40 ans de développement du maglev. La ligne de 286 kilomètres reliera Tokyo et Naga en seulement 40 minutes et devrait à terme s'étendre 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 s'achever d'ici 2027 (avec l'ouverture de la ligne Nagoya-Osaka dix ans plus tard), mais les problèmes d'obtention de l'autorisation pour un tronçon de la ligne signifient que la date d'ouverture est actuellement inconnue. Les retards et les énormes dépassements de coûts ont conduit de nombreuses personnes à remettre en question la valeur économique du projet.

Il est peu probable que de telles difficultés surviennent en Chine, qui construit également des lignes de transport magnétiques comme alternative au transport aérien sur de courtes distances et pour permettre des déplacements ultra-rapides à travers ses zones urbaines densément peuplées. La Chine envisage de créer des « ronds-points de trois heures » autour de ses grandes villes, transformant ainsi les agglomérations urbaines en puissances économiques.

Plus de 120 millions de personnes vivent déjà dans le sud du pays le plus peuplé du monde, la région du delta de la rivière des Perles qui englobe Hong Kong, Guangzhou et Shenzhen. Les urbanistes chinois espèrent fusionner neuf villes de la région pour créer une agglomération urbaine de 26000 XNUMX kilomètres carrés. Des itinéraires sur coussin magnétique sont envisagés pour les itinéraires Shanghai-Hangzhou et Chengdu-Chongqing, ainsi que bien d'autres, s'ils s'avèrent efficaces.

Dans d'autres pays du monde, les coûts énormes et le manque d'intégration avec les chemins de fer existants pourraient devenir un obstacle à la diffusion ultérieure de la technologie maglev. Déjà aux prises avec les embouteillages et la pollution dans ses villes densément peuplées, la Chine a ouvert 2021 nouvelles lignes de métro totalisant 29 km rien qu'en décembre 582. De nombreux autres pays dotés de villes en croissance devront bientôt emboîter le pas s’ils ne veulent pas se laisser submerger.

Cependant, pour répondre à ces attentes, l’industrie ferroviaire devra évoluer rapidement dans plusieurs directions afin d’offrir une capacité nettement plus grande, une plus grande efficacité, une plus grande fiabilité et un prix abordable.

Trains sans pilote

Le trafic automatisé existe depuis des décennies – la ligne Victoria du métro de Londres est partiellement exploitée de cette façon depuis son ouverture en 1967 – mais se limite généralement à des lignes autonomes avec des trains identiques circulant à intervalles fixes.

Ces dernières années, la Chine a ouvert la voie en matière de chemins de fer sans conducteur, notamment 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 Jeux olympiques d'hiver de 2022. Le Japon expérimente également des « trains à grande vitesse » qui peuvent voyager de manière autonome des terminaux aux dépôts pour la maintenance, permettant ainsi aux conducteurs de gérer des trains plus rentables.

Or, exploiter des trains sans conducteur sur des lignes autonomes est une chose. Assurer leur exploitation en toute sécurité sur les chemins de fer traditionnels à usage mixte, où se mélangent des trains de voyageurs et de marchandises présentant des caractéristiques, des vitesses et des poids très différents, est beaucoup plus difficile.

Les mégadonnées et ce que l’on appelle l’Internet des objets permettront aux 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 plus important dans l’inspection des infrastructures telles que les tunnels et les ponts, ainsi que dans l’entretien efficace des structures vieillissantes.

Impact sur l'environnement

Malgré leur respect avéré de l’environnement par rapport à 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 varie de près de 100 % d’électrification en Suisse à moins de 50 % au Royaume-Uni et presque nulle dans certains pays en développement. L'Amérique du Nord est dominée par le diesel – en particulier sur les chemins de fer de marchandises dominants – et l'appétit pour l'électrification n'est pas le même qu'en Europe et en Asie.

La technologie des batteries semble appelée à jouer un rôle important dans l’abandon des « diesels sales », tant pour les transports lourds que pour les itinéraires de passagers silencieux où une électrification complète ne peut être justifiée. De nombreux prototypes alimentés par batterie sont actuellement testés ou en cours de développement, et à mesure que la technologie progresse, la dépendance du secteur ferroviaire au diesel devrait commencer à diminuer avant la fin de cette décennie.

Pour d’autres, l’hydrogène constitue un grand espoir pour la décarbonation du transport ferroviaire. L'hydrogène vert produit dans des usines spéciales utilisant des sources d'électricité renouvelables peut être utilisé pour alimenter des piles à combustible qui entraînent des moteurs électriques.

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

Les chemins de fer du monde entier sont également confrontés à 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 un rôle dans l'augmentation 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. Ou non?

Parlant des trains du futur, il faut bien sûr parler de la technologie Hyperloop. Utiliser un aspirateur pour voyager à une vitesse supérieure à 1000 XNUMX km/h, c'est de cela dont nous parlons. Selon beaucoup, cela va révolutionner notre façon de nous déplacer. Mais des doutes raisonnables subsistent. Pour faire simple, il s’agit d’un train dans un tube. Il fonctionne en éliminant deux facteurs qui ralentissent les véhicules : l’air et la friction. Le système Hyperloop se compose de deux éléments principaux : des tubes et des capsules. Les tuyaux sont presque sous vide. Les capsules sont des véhicules sous pression se déplaçant à l’intérieur de tubes. L'idée est d'utiliser des aimants permanents sur le véhicule.

Comme les wagons, les pods voyagent également en convois. Tandis que les wagons se connectent les uns aux autres, les capsules Hyperloop peuvent voyager vers différentes destinations. Comme lors d'une conduite sur autoroute, chacun d'eux peut quitter la route et changer le sens de la circulation. Ils peuvent rejoindre ou quitter les colonnes selon la direction dans laquelle ils se dirigent. Les systèmes de transport Hyperloop sont entièrement électriques. En plus des moteurs, un ensemble d’aimants permet de pousser les capsules tous les kilomètres. L’absence presque totale de résistance de l’air et de frottement signifie qu’il n’est pas nécessaire d’avoir un système de propulsion permanent. Par conséquent, moins d’énergie est nécessaire.

En 2013, Elon Musk a publié un document technique dans lequel il décrivait le fonctionnement d'un système de transport à tubes sous vide. Depuis, plusieurs équipes à travers le monde ont commencé à travailler sur ce concept de mobilité.

L’Hyperloop reste un énorme défi d’ingénierie. Même si cela s’est avéré réalisable sur le papier, dans la pratique, les défis sont bien plus nombreux. En plus des coûts de démarrage importants, l’étanchéité des canalisations nécessitera des coûts de maintenance importants. Les chenilles Hyperloop sont en acier, qui se dilate et se contracte en fonction de la température extérieure. Cela entraîne des joints desserrés. Cela peut entraîner des coûts de maintenance importants. Un autre point est l'acquisition de terrains. De plus, de nombreux aspects de la sécurité doivent encore être compris : il peut être beaucoup plus dangereux de voyager en cas de panne. Une vitesse aussi élevée peut provoquer des vertiges chez les passagers qui disposeront également d'un espace limité pour se déplacer pendant le voyage.

Plusieurs groupes en Europe et dans le monde travaillent sur des applications Hyperloop. Cependant, les défis à relever – financement, sécurité et foncier – restent des obstacles majeurs au déploiement d’Hyperloop. Jusqu’à ce qu’ils soient résolus, l’idée de voyager en tube restera un rêve.

conclusion

On estime que d’ici 2050, les chemins de fer de voyageurs et de marchandises constitueront l’épine dorsale de nos réseaux de transport, et les itinéraires longue distance entre les pôles multimodaux feront partie des réseaux locaux. Avec le soutien politique et technique nécessaire, le rail jouera également un rôle croissant dans le transport international, offrant une alternative de haute qualité au transport routier et au transport aérien sur de courtes distances.

Dans un avenir prévisible, les investissements dans le monde reposeront encore en grande partie sur les chemins de fer traditionnels acier sur acier. Il n’y a aucune raison de douter qu’elle continuera à définir l’avenir du transport ferroviaire dans les décennies à venir – tout comme elle l’a fait pendant près de 200 ans.

Eh bien, ce sont autant de moyens par lesquels nous pourrons 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 devait se rendre à Pékin aujourd'hui, il n'aurait pas besoin d'un bateau, et il n'aurait certainement pas besoin d'une mule. Il monterait simplement dans le train.

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