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Horaire au Gothard, à quel prix?

Autant le savoir: la résistance de l’air est un facteur de coût d’exploitation des tunnels ferroviaires

Photo Ian Kershaw
Photo Ian Kershaw (licence CC)

Curieux lièvre soulevé par la NZZ am Sonntag du 4 septembre. L’horaire prévu dès le 11 décembre prochain, date de la mise en service du nouveau tunnel de base du Gothard, pourrait ne pas fonctionner: «Les ingénieurs auraient sous-estimé un phénomène physique», en l’occurrence, la résistance de l’air dans un tube.

Les faits. L’article précité rappelle que dans les deux galeries du tunnel de base les trains poussent 57 kilomètres d’air devant eux. Chaque demi-heure, l’horaire prévoit un convoi de voyageurs à 200 km/h circulant dans l’espace-temps adéquat entre deux paires de trains de marchandises roulant à 100 km/h. Une construction rigoureusement chronométrée.

Si les simulations par ordinateurs sont séduisantes, il apparaît que, dans la réalité, les déplacements d’air provoqués par les trains occasionnent des coups de piston qui perturbent sérieusement la traction des compositions voyageurs ETR 610. Il se pourrait bien que leur vitesse doive être réduite, d’où un horaire à revoir complètement, trois mois avant l’entrée en service.

L’Office fédéral des transports a sèchement démenti: «Les calculs sont justes, la vitesse maximale et la masse remorquable prévues peuvent être atteintes et l’horaire respecté.» Circulez, il n’y a rien à voir.

Voire. L’OFT ne dit rien de deux informations techniques figurant dans l’article précité, qui peuvent apparaître comme marginales dans un débat sur l’horaire: d’une part, pour des raisons d’économies, les galeries du Gothard ont un diamètre de 10 centimètres inférieur à celles du Lötschberg; d’autre part, les nouvelles compositions Stadler EC 250 qui entreront en service en 2019 ont une largeur supérieure de 17 centimèẗres à celle des ETR 610, pour une motorisation équivalente.

A l’évidence, ces deux données, incontestées, aggravent sérieusement le problème de la résistance de l’air. Comme on sait, celle-ci augmente selon le carré de la vitesse, à l’air libre. Par conséquent, dans un tube de 57 kilomètres de long, les coûts d’exploitation explosent. Tout naturellement.

Diamètre des galeries et largeur des trains

Comme le relèvent deux études sérieuses, les galeries du Gothard disposent d’une section de 42 m2, soit cinq mètres carrés de moins que celles du Lötschberg. Bien sûr, la consommation d’énergie a fait l’objet de multiples essais pour toutes les variétés de trains lors de la mise en service en 2007 de ce premier tunnel de base. Les résultats de ces tests, joints aux neuf ans d’expériences quotidiennes, servent de modèles au Gothard, complétés par des essais spécifiques, avec un objectif primordial: la consommation d’énergie doit rester dans le cadre de la consommation de la ligne de montagne. Les simulations montrent que c’est le cas.

Dès lors, sur le plan de la dépense énergétique, Lötschberg et Gothard ont été considérés comme étant à peu près semblables. Les cinq mètres carrés de différence entre les deux tunnels dans la section des galeries au détriment du Gothard sont bien admis, mais leur influence sur la résistance de l’air a été jugée insignifiante.

Or les lois de la physique de l’air sont têtues: section et longueur des galeries sont déterminantes. En fait, pour la seule traction, en supposant que la surpression engendre un coût supplémentaire moyen, toutes catégories de trains et autres conditions confondues, de 20 francs par km/train, la facture atteindrait un montant de 1’140 francs par convoi, donc pour les 325 trains quotidiens prévus de 370’000 francs par jour, soit 135 millions par an, somme incompressible pour toute le durée de vie du tunnel…

Un montant vertigineux que j’espère évidemment très exagéré. A vérifier.

De toute façon, le surcoût existe par rapport au Lötschberg, surcoût qui n’apporte rigoureusement aucun avantage. Quelle qu’en soit la valeur, elle plombe les coûts du tunnel. D’où la question: qui a décidé de réduire de 10 centimètres le diamètre des galeries du Gothard (et du Mont-Ceneri) pour faire des économies?

En termes de capacité et de coûts, l’exploitation d’un long tunnel est d’autant plus optimale que la vitesse des divers trains est plus unifiée. La ligne de faîte du Gothard (83 kilomètres) est un excellent exemple: la vitesse y est pratiquement semblable pour les trains de marchandises et de voyageurs (80 km/h), alors que dans le tunnel sommital de 15 kilomètres en droite ligne, la différence des vitesses est de l’ordre de 30 km/h seulement. Ainsi, les coûts d’exploitation sont parfaitement maîtrisés tout en garantissant la gestion optimale des capacités.

Pour le tunnel de base, avec l’horaire prévu actuellement, c’est la situation inverse. La différence de vitesse entre trains de marchandises (100 km/h) et voyageurs (200 km/h) est extrêmement pénalisante, en termes de coûts d’exploitation et de stabilité de l’horaire. Pire, elle limite les capacités de marchandises à moyen et long termes. Par ailleurs, l’option prévue en cas de retard des trains de voyageurs d’autoriser ceux-ci à rouler à 249 km/h (?) est un non-sens économique en exploitation courante: rattraper les minutes de retard dans le tronçon de ligne où les coûts d’énergie sont démultipliés ne peut s’envisager que dans des cas tout à fait exceptionnels.

En revanche, la variante visant à réduire à 160 km/h la vitesse des trains de voyageurs diminuerait de 50% la consommation d’énergie de ces trains, tout en laissant une marge de capacité suffisante pour doubler au moins à moyen terme le trafic des marchandises.

Cette variante d’une fourchette réduite des vitesses doit s’imposer pour le Gothard de base. Comme elle s’est imposée pour la ligne de montagne, comme elle s’est aussi imposée dans l’exploitation du tunnel sous la Manche (DP 2119), presque aussi long que le Gothard, où la vitesse des rames Eurostar, capables de rouler à 320 km/h, a été ramenée à 160 km/h pour la rapprocher au mieux de celle des trains de marchandises (120 km/h).

Le tunnel sous la Manche est rentable, avec une grande souplesse dans la gestion des capacités. Pour le bien du porte-monnaie des usagers du rail et des contribuables suisses, il est impératif que le Gothard de base soit exploité, dès le début, selon des normes dont l’efficacité est prouvée.

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