Voies ferrées

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Voie ferrée et ballast

Aiguille

Voies, en cours de végétalisation et trottoirs

Un passage à niveau.

Réfection d'un passage à niveau, qui aurait pu être longé par un petit écoduc, car la route et la voie ferrée restent des facteurs de fragmentation écologique

Le viaduc (ici du TGV à Jaulny, en France) est nécessaire à la géométrie de la voie et permet de diminuer sa fragmentation écologique

Voie longeant le bord de l'estuaire de l'Exe (Devonshire)

Les changements de largeur de voie à certaines frontières sont un des problèmes que le rail transnational a dû gérer.

Voie ferrée désaffectée près de Pamiers (Ariège), reconvertie en chemin de randonnée

Définitions, termes, catégories, caractéristiques

Une voie ferrée est un chemin de roulement pour les convois ferroviaires, constitué d'une ou plusieurs files de rails dont l'écartement est maintenu par une fixation sur des traverses, reposant sur du ballast.
Une voie en impasse se termine par un heurtoir (généralement improprement appelé buttoir). Selon les pays et les voies, elles sont publiques ou privées. Leur gestion peut être sous-traitée ou assurée en régie. Des voies spéciales sont consacrées aux trains à grande vitesse (TGV).

Les changements de voies se font généralement par des aiguilles (ou aiguillages) : un train ne choisit pas sa direction, à de rares exceptions près. Les ponts-tournants sont utilisés pour le garage des locomotives dans des rotondes.

Catégories de voies

Les voies sont classées en plusieurs grandes catégories, chacune sous-entendant une vitesse maximale et une charge à l'essieu. On distingue ainsi :

• les voies principales, affectées à la circulation des trains ;
• les voies de circulation affectées à desserte interne des grands complexes ferroviaires ;
• les voies de service, affectées aux manœuvres, qui peuvent être d'anciennes voies principales déclassées ;
• les voies d'évitement, qui permettent à deux trains circulant à contresens sur une voie unique de se croiser (voir l'exemple des funiculaires) ;
• les voies de garage, qui sont des voies de service affectées au stationnement du matériel roulant.

La distinction entre les voies de service et de garage n'est pas toujours évidente. Ces voies peuvent faire partie de réseaux plus globaux incluant le ferroutage dans le cadre de l'intermodalité des transports.

Caractéristiques d'une voie

Les paramètres principaux qui caractérisent une voie ferrée sont :

• le type de rail utilisé (poids, longueur, section) ;
• le mode de fixation des rails aux traverses ;
• la longueur des rails en voie (barres normales éclissées ou longs rails soudés) ;
• l'écartement des rails, et les tolérances admises ;
• le type et la densité des traverses (travelage) ;
• le tracé en long (rayons de courbure et dévers) ;
• le tracé en profil (pente ou rampe) ;
• le support (ballast ou béton) ;
• la charge admise par mètre courant ou à l'essieu ;
• la vitesse des trains (voies à grande vitesse).

Écartement des rails

Il existe plusieurs normes d'écartement des rails :

• Voie normale : 1435 mm. C'est la norme la plus répandue dans le monde (elle fut créée en Angleterre : 4 pieds, 8 1/2 pouces.).
• Voie de 1067 mm. C'est la norme au Japon (sauf pour le Shinkansen), en Nouvelle-Zélande, dans le Queensland en (Australie), en Afrique du Sud et en Indonésie.
• Voie métrique : 1000 mm. Souvent utilisée dans les chemins de fer de montagne.
• Voie étroite : Écartement inférieur à 1 m (souvent 600 mm). Utilisé notamment dans les chemins de fer industriels.
• Voie large :
  • 1520/1524 mm (Russie et les autres pays de la Communauté des États indépendants, Finlande et les Pays baltes),
  • 1600 mm (Irlande, Brésil, Victoria et Australie-Méridionale)
  • 1668 mm (Espagne et Portugal),
  • 1676 mm (Inde, Pakistan, Bangladesh, Sri Lanka, Argentine, Chili).

Caractéristiques d'une ligne

Une ligne ferroviaire peut être constituée d'une seule voie : on parle dans ce cas de « voie unique » ou souvent de deux voies : ligne à double voie, plus rarement trois voies ou plus.

Outre le type de voie, d'autres paramètres caractérisent une ligne ferroviaire :

• le gabarit ;
• le système de signalisation.

Si la ligne électrifiée, s'y ajoutent les caractéristiques propres au système d'alimentation électrique :

• type de caténaire ;
• hauteur de la caténaire ;
• type de courant (continu, alternatif, tension, fréquence).

Ces caractéristiques détermineront notamment la vitesse limite autorisée sur la ligne et le poids total remorquable, fonction également des caractéristiques du matériel roulant. En France par exemple, il existe majoritairement deux types de courants : le 1500 V continu et, notamment sur les lignes à grande vitesse (LGV), le 25 kV alternatif .

Tous ces paramètres doivent être pris en compte pour assurer l'interopérabilité des réseaux ferroviaires.

Il faut noter, pour ce qui concerne le réseau ferré français, des différences notables avec les réseaux voisins, outre la diversité des systèmes de signalisation :

• avec la péninsule Ibérique : différence d'écartement des rails ;
• avec la Grande-Bretagne : différence de gabarit ;
• avec l'Allemagne : différence de courant de traction (15000 V 16 2/3 Hz en Allemagne, 25000 V 50 Hz ou continu 1500 V en France) ;
• avec la Belgique : différence de courant de traction (3000 V = en Belgique et 25000 V ~ 50Hz sur les LGV et quelques lignes).

Les voies ferrées privées reliant des usines ou sites industriels (miniers, carbochimie, pétrochimie, etc) était parfois appelées cavaliers.

Entretien

Le gestionnaire de la voie doit veiller à assurer en toutes circonstance la sécurité et la régularité des circulations ainsi que, pour les lignes parcourues par des trains de voyageurs, le confort.

Pour ce faire, il doit s'assurer que l'état d'usure des différents constituants de la voie reste dans une fourchette acceptable en regard des sollicitations auxquelles ils sont soumis.

Lorsque survient une défaillance ponctuelle de l'un des constituants (par exemple une rupture de rail), celui-ci est remplacé ponctuellement. En revanche, lorsque l'état général d'un des constituants n'est plus satisfaisant et risque d'entraîner un nombre de réparations ponctuelles trop important, l'ensemble des constituants de ce type sera remplacé en totalité (par exemple, usure générale des traverses alors que les rails sont toujours bons, ou inversement).

Si tous les constituants de la voie sont apparaissent en fin de vie, alors la voie usée sera remplacée par une voie neuve. En France, une telle opération de remplacement, lourde, s'appelle Renouvellement Voie Ballast (RVB).

L'état géométrique de la voie a une grande incidence sur le confort ressenti par les passagers, mais aussi, dans certains cas, vis-à-vis de la sécurité. Il doit donc lui aussi être maintenu dans une fourchette acceptable en fonction du type de trains circulant sur la voie (présence ou non de trains de voyageurs) et de la vitesse des trains les plus rapides sur le tronçon concerné.

La surveillance régulière et l'entretien doivent aussi porter sur l'ensemble des ouvrages d'art et des ouvrages en terre (remblais ou tranchées) servant à l'établissement de la ligne.

Lorsque ces opérations d'entretien ne peuvent être menées à bien, une solution provisoire est d'abaisser la vitesse autorisée sur la section en mauvais état afin de continuer à garantir la sécurité.

Si l'absence d'entretien venait à persister, la seule solution, extrême, garantissant la sécurité est de fermer la ligne à tout trafic, comme par exemple au début de l'année 2007 sur la ligne des Causses reliant Béziers à Neussargues dans le centre de la France.

Le gestionnaire de la voie doit par ailleurs veiller également à ce que la végétation n'endommage pas la voie ni les équipements qui lui sont liés (installations de signalisation ou de traction électrique, par exemple), que les feuilles mortes ne s'accumulent pas sur les rails (car elles font obstacle à une bonne adhérence de la roue sur le rail, nuisant à l'accélération comme au freinage et entraînant, entre autres, des problèmes de régularité).

Pour ne pas polluer les nappes phréatiques (autour des zones de Vittel, Volvic ou Évian en France par exemple, exploitées pour leur eau), les voies peuvent être désherbées thermiquement ou manuellement, au lieu d'épandre des pesticides désherbants.

Une gestion adaptée et plus respectueuse de l'environnement permettrait de conférer aux abords de la voie ferrée un rôle plus important de corridor biologique. C'est le long des voies que des animaux tels qu'hérissons ou écureuil peuvent encore entrer en ville. Les voies qui traversent des canaux ou des autoroutes sont parfois empruntées (de nuit en général) par des grands mammifères tels que sangliers ou chevreuils.

Environnement

Le rail est reconnu comme l'un des modes de transports les plus intéressants en matière de développement durable et de sécurité.

Mais la construction, le fonctionnement, l'entretien et la fin de vie des voies ferrées posent des problèmes environnementaux, même s'ils sont reconnus bien moindres que ceux posés par les routes et autoroutes, comme par exemple :

• le bruit et les vibrations ;
• le désherbage chimique des voies ;
• la gestion de sites anciennement pollués par la créosote, les désherbants, les hydrocarbures ou les séquelles de guerre ;
• une contribution à la fragmentation écologique des écosystèmes et des populations animales et donc végétales (car nombre de propagules végétales doivent être transportées, voire partiellement digérées par des animaux pour assurer la dispersion, le mélange et l’évolution des individus et des gènes au sein de l’espèce et dans le territoire).

Cas des lignes à grande vitesse

Cette contribution à la fragmentation écologique, mineure avec les trains classiques (et bien moindre que pour les routes), est majeure pour les lignes à grande vitesse :

• si leur double clôture protège les trains des collisions avec les grands mammifères, elles constituent aussi une barrière étanche à la circulation de nombreux animaux ;
• le micro-climat qui s'établit sur les ballast non végétalisés (pas d'évapotranspiration), et très drainants s'oppose aussi à leur traversée par nombre d'espèces ;
• l’effet de souffle et de brutale surpression/dépression au passage des trains à plus de 200 km/h peut choquer ou blesser mortellement de nombreuses espèces, à 1 mètre ou même plus de distance de la voie.

Les mesures conservatoires et compensatoires étant coûteuses, elles n'ont souvent pas été prévues ou mises en place sur les premières voies à grande vitesse. Elles restent très rares sur les voies récentes qui, par ailleurs, comme les voies routières peuvent induire des remembrements aux conséquences encore plus négatives sur l'environnement.

Mesures envisageables

Pour fortement réduire la fragmentation par les voies TGV, il faudrait des voies beaucoup plus « transparentes » à la circulation de la flore et de la faune (écoducs plus nombreux et plus larges, et correctement positionnés, avec plus de passages en viaduc et tunnels).

Lorsque l’occasion s’en présente de nouveaux écoducs devraient être construits là où les écologues le jugeront pertinent sur les voies actuelles (Cf. notice annexée au Schéma de service collectif « Espaces Naturels et Ruraux » / IFEN, suite à la Loi d’orientation et d’aménagement durable du Territoire, qui prévoit ce type de solutions dans les régions particulièrement fragmentées par les infrastructures de transport).

Voir aussi

Articles connexes

Lien externe

• Schéma détaillé d'une voie ferrée

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