02/07/2013 - Le 10 juillet prochain, l'École d'ingénieurs de route de Coruña accueillera la présentation du projet via Alternada Double-Simple

Menéame

La Royal Academy of Ingénierie, dans le développement de sa mission institutionnelle, s’efforce d’identifier et de soutenir de nouvelles tendances de caractère technique, économique et social, et de définir des critères de décision orientés vers le bénéfice de la société espagnole, par l’ingénierie et l’innovation.

Dans ce cadre, le Institut Enrique Castillo de Investigación en Ingénierie Civil y Architecture, récemment créé par l’Université de Castille-La Manche et dirigé par le professeur José María Ureña, a consacré un temps à la réflexion sur le rôle à jouer auprès de la société espagnole, afin d’orienter ses activités dans la direction la plus bénéfique pour elle.

Parmi les dernières tâches réalisées, il convient de mentionner l’étude documentée par ce dernier, qui propose une méthodologie pour rationaliser les investissements dans les infrastructures à grande vitesse ferroviaire en Espagne. De ce travail sont auteurs outre le professeur Castillo, directeur de l’équipe, un groupe de chercheurs des Universités de Cantabrie et de Castille-La Manche formé par les professeurs José María Menéndez, Immaculada Gallego, Santos Sánchez-Cambronero, Ana Rivas, María Nogal, José María Ureña et José María Coronado.

Cette méthodologie permet de définir de nouvelles lignes ferroviaires sur lesquelles sont maintenues les normes de qualité, qui ont été jusqu'à présent en vigueur sur le réseau espagnol à grande vitesse mais avec des critères de conception plus efficaces, car elle intègre la possibilité que certaines parties du réseau soient construites sur une seule voie.

L’étude est structurée en trois parties:

Partie 1.Analyse du réseau espagnol à grande vitesse

Le réseau espagnol à grande vitesse occupe aujourd'hui la deuxième place au niveau mondial et la première au niveau européen, en ce qui concerne la longueur. Avec près de 2450 kilomètres en service (selon l’UIC) a dépassé la France, l’Allemagne et l’Italie, bien que l’Espagne ait été la dernière, au sein de ce groupe à inaugurer sa première ligne à grande vitesse. Avec la mise en service des dernières tranches, notre réseau est parvenu, comme nous le disons, à dépasser la française, pays qui est considéré comme celui de la plus grande expérience et tradition dans le développement et l’exploitation de lignes européennes à grande vitesse, et qui a servi de référence à l’Espagne dans la conception et l’extension de cette infrastructure, au moins dans les premières années.

Au niveau mondial, seule la Chine et le Japon sont en avance sur l’Espagne, mais le Japon est proche d’avoir 50 ans après la mise en service des premiers services, contre 20 en Espagne, et en ce qui concerne la Chine, il s’agit d’un pays avec le taux de croissance annuel le plus élevé dans le monde, ce qui explique qu’il dépasse le reste des pays en longueur de réseau et que la distance qu’il maintient actuellement par rapport aux autres, en termes de kilomètres, augmente sensiblement en peu de temps.

Parmi les pays européens disposant d’un réseau à grande vitesse (France, Allemagne, Espagne et Italie), le nôtre est celui qui possède le réseau à densité de surface la plus élevée. Il en va de même si nous obtenons le ratio kilomètre de réseau pour 1 000 habitants, mais dans ce cas, l’Espagne occupe non seulement la première place en Europe, mais aussi au monde en dépassant la Chine, le Japon, la Corée et Taiwan.

Compte tenu de ce qui précède, on pourrait s’attendre à ce que notre pays occupe de la même manière les premières postes demandés. Mais ce n’est pas le cas, car en production de transport, il n’est plus à la tête pour se situer au dernier endroit. Les différences sont remarquables, car en concentrant l’analyse sur les pays européens, le nombre de voyageurs transportés en France en 2011 a été quatre fois supérieur à celui de l’Espagne, et la demande satisfaite par les trains à grande vitesse allemands a été 2,5 fois supérieure à celle de l’espagnol, avec près de la moitié de longueur de réseau.

D’autre part, bien que le corridor Madrid-Barcelone capte une demande significativement supérieure à Madrid-Sevilla, les chiffres, environ 2,5 milliards de voyageurs-km, n’ont guère à voir avec le trafic généré sur d’autres axes européens. À titre d’exemple, les 32 milliards de voyageurs-km sur la ligne Paris-Lyon.

Enfin, en ce qui concerne le nombre de trains quotidiens offerts sur les axes les plus nombreux de passagers en France, en Allemagne, en Espagne, au Japon et en Chine, on constate que les valeurs espagnoles, bien que modestes, peuvent être considérées dans la moyenne des Européens, bien que très loin des services offerts en Chine et au Japon. Il est vrai, cependant, que cette offre de services dans notre pays n’est pertinente que dans les environs de Madrid (avec une moyenne de 77 trains par jour), où il existe de nombreux axes, mais elle diminue sensiblement, jusqu'à atteindre des valeurs vraiment faibles à l’extrémité de certains axes (16 trains jusqu'à Valence, 10 à Tolède ou 9 à Alicante).

En résumé, il est évident que, dans le cas espagnol, l’interaction "infrastructure à grande vitesse"-"trains offerts"-"demande satisfaite" se trouve à des niveaux nettement modestes par rapport aux pays qui disposent actuellement de ces services. Les raisons qui ont conduit à cette situation pourraient être liées à l’absence de masse critique démographique, à un choix peut-être maladroit du premier coureur ou à un design qui s’occupe de manière excessive de liaisons régionales. Toutefois, aucune de ces raisons ne nous semble déterminante, à part le fait qu’elles ne constituent pas le but du présent document.

Il ne fait aucun doute que 20 ans après l’inauguration du Madrid-Sevilla, le binôme "haute vitesse" = "progrès" s’est étendu si profondément dans la société espagnole qu’il semble inimaginable qu’une ville qui a une estime de soi ne aspire pas à faire partie du réseau à moyen terme. Il est évident que la crise économique que nous subissons retardera le processus, mais il semble peu probable que la plupart des partenaires sociaux acceptent volontiers que ces actions soient définitivement abandonnées.

Dans ces conditions, l’équipe de recherche, auteur de cette étude, comprend que le travail à accomplir par les universitaires est de doter les ingénieurs d’outils d’analyse, aussi affinés que possible, pour qu’ils développent la tâche de concevoir les infrastructures que la société demande, dans le respect le plus strict des critères traditionnels d’efficacité économique. Pour ce faire, le modèle de double voie alternée (ADST- Alternate Double-Single Track) décrit ci-dessous a été développé.

Partie 2. Le modèle de voie alternée double-simple (ADST)

Tandis que ces dernières années, la construction de lignes à grande vitesse en Espagne visait à relier deux grands centres de population, aujourd'hui et dans les actions futures, il est prévu de créer de nouvelles lignes sur lesquelles une seule des extrémités est d’une grande population. Cela exige une approche complètement différente et des réflexions:

1. Sur les lignes périphériques, le nombre d’utilisateurs est nécessairement beaucoup plus faible, ce qui implique une demande beaucoup plus faible et une fréquence de trains beaucoup plus faible.
2. La double voie doit être remise en question en raison de son coût élevé, ce qui rend nécessaire l’idée d’une nouvelle alternative.

C’est ainsi que surgit la voie alternée double-simple (ADST) que nous proposons dans cette étude. La solution ADST consiste essentiellement à utiliser une voie simple sur les tronçons chers (tunnels et viaducs) et une voie double sur les pas chers (zones à ciel ouvert) et uniquement là où cela est nécessaire.

Il convient de souligner très clairement que:

• Il ne s’agit ni de voie simple, ni de voie double
• Dans les rendements, il est beaucoup plus proche de la voie double, et au coût beaucoup plus près de la voie simple.
• On obtient pratiquement les mêmes rendements qu’avec la double voie, même pour les prévisions de la demande bien au-dessus des attentes.
• Les coûts de construction (jusqu'à 40%) et d’entretien sont considérablement réduits.
• Il peut rendre possible certaines lignes qui ne le sont pas en double voie.

Cette nouvelle solution propose un ajustement des circulations optimisé, c’est-à-dire qu’il est nécessaire d’organiser la circulation des trains avec des critères d’optimisation pour l’utilisation intégrale des différentes options d’infrastructure à considérer dans le pré-projet et l’analyse des solutions.

L’adaptation optimale des diagrammes de circulation des trains dans le cas de l’ADST est complexe et nécessite des outils spécialement conçus pour cela, car la multiplicité des solutions à analyser augmente exponentiellement avec le nombre de trains en circulation, et des techniques appropriées sont donc nécessaires pour réduire considérablement ces derniers.

Notre groupe a développé cet outil informatique complexe, le " Modèle de réglage des mouvements " (FCM - Fitting Circulation Model) qui, compte tenu d’une certaine demande, minimise les temps de voyage des différents services et réduit le coût énergétique en satisfaisant les conditions de sécurité. Cet outil s’est avéré indispensable pour l’analyse des alternatives au niveau du pré-projet, Depuis l’Université, l’Institut et l’Académie Royale d’Ingénierie, nous mettons au service des décideurs politiques pour la prise de décisions sur des questions de construction de nouvelles infrastructures ferroviaires à grande vitesse.

Partie 3. Application à la ligne Palencia-Santander

Comme vous le savez, la ligne actuelle Palencia-Santander ne fait pas partie du réseau à grande vitesse espagnol. Cette affaire, associée au fait qu’une partie de l’équipe de recherche appartient à l’Université de Cantabrie, justifie qu’elle ait été choisie comme "banque d’essais" du modèle et de la méthodologie de travail.

Étant donné le degré de précision que nous nous sommes imposé, il a été nécessaire, aux fins de l’application du modèle et de l’obtention de résultats, de définir un tracé et des caractéristiques de la ligne objet de l’analyse, avec un certain niveau de précision.

En particulier, la longueur totale de la ligne sur notre proposition de tracé est de 186,6 km. Elle distingue clairement deux zones: une première d’environ 80 km de longueur caractérisée par une orographie douce, et une seconde, de ce point à la fin, où l’orographie est extrêmement abrupte, ce qui exige la construction d’un certain nombre de tunnels (10) et de viaducs (10).

Pour réaliser l’étude d’exploitation, la ligne a été divisée en 12 tranches différentes, sur la base de critères économiques liés à sa construction.

Les valeurs extrêmes des coûts de construction de ces tranches varient, pour la tranche la moins chère, entre 2,8 millions d’euros/km, en cas de voie unique, et 4,68, pour la ligne à deux voies. Pour leur part, pour la tranche la plus chère, ces valeurs sont 30,52 et 50,67 millions €/km.

La possibilité de choisir entre deux voies ou une voie simple lors de la construction de chaque tronçon permet d’opter pour un nombre immense de solutions différentes, en particulier 2¹². Chacune de ces solutions est ce que nous avons appelé, dans le cadre de ce travail, une "option d’infrastructure." Ces options vont du moins cher (tous les tronçons en voie unique) au plus cher (tous ceux en double voie), en passant par toutes les alternatives intermédiaires.

Pour chaque option d’infrastructure, il est possible de tester, en appliquant le modèle, qui est sa capacité à absorber un certain nombre de circulations par jour. Dans l’étude, nous avons fixé trois niveaux de demande: 9, 15 et 20 trains par sens et par jour. Nous notons que 6 trains par jour sont l’offre actuelle entre Palencia -Santander, et que 9 trains par jour est la proposition de RENFE pour Albacete-Alicante, de caractéristiques relativement similaires au cas que nous analysons, mais la zone d’influence d’Alicante est de l’ordre de trois fois celle correspondant à Santander. Nous tenons donc à souligner que les propositions de demande à satisfaire sont bien supérieures aux valeurs qui pourraient être attendues, même à long terme.

Il ressort de la comparaison des résultats que le modèle offre pour les différentes options d’infrastructure qu’il existe une multitude d’entre elles combinant des réductions significatives des coûts avec des niveaux de qualité non seulement élevés, mais parfois identiques à ceux de la solution à double voie, dont le coût est de 3337 millions d’euros. En particulier, nous avons fait les trois observations suivantes:

Option A, avec trois tranches en double voie et un coût de 2161 millions. Il offre des niveaux de qualité pour 15 trains par sens, le train le plus lent ne dépassant que 5% du temps minimum de trajet, et le temps moyen de trajet ne dépasserait que 3% du temps minimum.

Option B, avec un coût de 2269 millions (à peine 100 de plus que la précédente, ajoutant trois tranches de plus en double voie à celles de l’option précédente, tous dans la zone à moindre coût de construction). Il améliorerait les résultats de l’option A, en ne faisant pour le train plus lent qu’une augmentation de 2,5% par rapport au train le plus rapide, et une valeur du temps moyen de trajet des trains de seulement 1,5% au-dessus du minimum.

Enfin, l’option C, avec quatre tranches en double voie, (deux dans la zone de moindre difficulté constructive, deux dans la zone plus complexe) et un coût de 2661 millions. Elle permettrait de fournir des services dans tous les cas de demande d’une qualité identique à celle de la double filière.

En conclusion, et compte tenu des éléments de preuve présentés, l’étude insiste sur la nécessité de prendre en considération la solution à double voie (ADST) pour la conception des nouvelles lignes à grande vitesse en Espagne, notamment sur les sections périphériques du réseau. La réduction significative des coûts de construction et d’entretien, ainsi que la preuve que la qualité du service peut être maintenue si l’option appropriée est choisie, le conseil

Présentation du projet

Le projet présenté au Secrétaire d’État aux Infrastructures, Rafael Catalá, et au Secrétaire général aux Infrastructures Manuel Niño, sera expliqué par le professeur Enrique Castillo le prochain 10 juillet dans la École des ingénieurs des chemins de la Coruña, puis au tour d’été au Collège des ingénieurs de Caminos de Madrid.

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REEL ACADÉLIER DE L’INGÉNIAIRE

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