Grande vitesse ferroviaire

Compte tenu des caractéristiques techniques des lignes ferroviaires à grande vitesse, leur construction représente un investissement lourd.

La ligne High Speed 1 près d'Ashford.

L'investissement au kilomètre est fonction de divers paramètres, dont :

• le relief des zones à traverser ;
• les ouvrages d'art à construire ;
• le type de ligne envisagé, réservée aux circulations à grande vitesse ou mixte trains de voyageurs et trains de fret ;
• l'insertion dans le paysage et respect des réglementations locales en matière d'environnement.

Début 2007, on estimait le coût moyen au kilomètre à 17 millions d’euros courants, pour une emprise de 40 m (largeur totale) et une plateforme de 14 m, soit environ trois fois le coût de construction d'une autoroute 2×2 voies[1]. Dans certains pays au relief accidenté (Espagne notamment), ce coût moyen peut doubler. Il en est de même lorsque la densité de population est telle que les lignes doivent passer en tunnel sur une longueur importante (desserte de la gare Londres - Saint Pancras).

Dans une étude effectuée pour RFF en mai 2009, le prix kilométrique varie entre 8 M€ et 66 M€. Les ouvrages d'art augmentent le coût kilométrique[2].

Dans l'avant projet SNIT 2010, les prix varient entre 12,9 M€/km pour la LGV Poitiers Limoges à 57,57 M€/km pour LGV PACA. Les lois d'orientation du Grenelle II imposent au maître d'œuvre d'optimiser l'intégration environnementale des LGV ce qui augmentera considérablement leur coût kilométrique[3].

L'investissement peut être compensé si le trafic voyageurs est suffisant. RFF indique sur son site qu'une LGV utilisée à son potentiel maximal par des TGV Duplex équivaut à une autoroute 2x5 voies, soit environ 12 000 personnes (9 000 véhicules) par sens et par heure en pointe (en réalité un peu moins, cf partie "capacité")

Le rapport Pébereau sur la dette publique aborde ces aspects : « L'appréciation de la rentabilité des projets d'infrastructure est par nature une question extrêmement délicate. [...] La rentabilité des projets d'investissements publics est donc très difficile à estimer au moment de la prise de décision, c'est-à-dire 5, 10 ou 15 ans avant la mise en service. Mais cela ne suffit pas à justifier les faiblesses qu'une étude de la direction générale du Trésor et de la Politique économique a identifiées dans le processus de décision ».

• « le coût des projets est souvent sous-estimé. [...] L'écart entre les coûts prévus et les coûts constatés semble être particulièrement élevé pour les infrastructures de transport public, tout particulièrement dans le domaine ferroviaire. Ainsi pour la LGV Nord, les surcoûts après déclaration d'utilité publique auraient été de 30 % ».
• « les gains attendus, tant économiques que sociaux, sont souvent largement surestimés. Dans le domaine ferroviaire, le trafic sur la LGV Atlantique serait inférieur de 30 % aux prévisions ». L'excedent brut d'exploitation de 1 milliard de francs fut cependant conforme aux previsions et le trafic a depuis double (40 millions en 2018). Le trafic initial sur la LGV Est a par contre été significativement supérieur aux prévisions.

Selon une étude du ministère de l’Économie, des Finances et de l’Industrie, « la rentabilité prévisionnelle d’un projet ferroviaire serait, en moyenne, divisée par 2 entre les études préliminaires et la déclaration d’utilité publique. Et encore par 2 entre la déclaration d’utilité publique et la mise en service.

Au total, la rentabilité constatée serait 4 fois plus faible que celle estimée au moment du lancement de la réflexion.

Il est frappant de relever que de tels biais aient été à plusieurs reprises constatés, sans que cela ait conduit à être plus rigoureux dans les critères de lancement des projets d’infrastructures publiques »[4].

Un rapport de la cour des comptes de 2006 confirme que la rentabilité à priori a été systématiquement surévaluée, il ne relève cependant un écart à la hauteur de l'estimation du rapport Pébereau que pour la LGV Nord (qui a souffert des retards de 1 an du tunnel sous la Manche, entre 3 et 16 ans des segments Belges et Hollandais du projet Paris-Bruxelles-Koln-Amsterdam et 10 ans de la ligne High Speed 1 britannique). Pour les autres lignes, la rentabilité finale reste supérieur au taux d'actualisation utilisé par l'État pour définir un projet comme rentable[5].

Densité du réseau LGV en Europe (vitesse ≥ 250 km/h). En km par million d'habitants (2010).

Densité du réseau LGV. Est Asiatique (vitesse ≥ 250 km/h). En km par million d'habitants (2010).

Europe

• 310-320 km/h
• 270-300 km/h
• 240-260 km/h
• 200-230 km/h
• En construction
• Autres lignes

Asie de l'est

• 310-320 km/h
• 270-300 km/h
• 240-260 km/h
• 200-230 km/h
• En construction
• Autres lignes

États-Unis

En 2018, il y a 14 pays dans le monde qui disposent de lignes permettant de circuler à une vitesse supérieure ou égale à 250 km/h.

Situation au 20 avril 2018 des lignes à grandes vitesses selon l'Union internationale des chemins de fer (UIC)[6]. Il convient de noter dans le classement des lignes dont la vitesse est limitée à 110 et 130 km/h au Japon et 160 km/h en Turquie, alors que seules les lignes au-dessus de 200 km/h sont prises en considération pour l'Europe. Le classement est effectué selon le kilométrage actuel des lignes en service.

	Pays	En service (km)[6]	En travaux (km)[6]	Planifiés (km)[6]	Long terme (km)	Total pays (km)
1	Chine	31 000	6 607	1 268	0	38 875
2	Espagne	3 240	1 660	1 100	1 000	7 000
3	France	2 814	0	0	1 713	4 527
4	Japon	2 764	657	194	300	3 915
5	Allemagne	1 658	185	0	210	2 053
6	Italie	896	53	0	152	1 101
7	Corée du Sud	887	0	49	0	936
8	États-Unis	735[7]	192	1 710	449	3 086
9	Turquie	724	1 395	1 127	7 754	11 000
10	Taïwan	354	0	74	0	354
11	Autriche	268	281	71	0	620
12	Pologne	224[8]	0	484	598	1 306
13	Belgique	209	0	0	0	209
14	Maroc	200	0	0	1 114	1 314
15	Suisse	144	15	0	0	159
16	Pays-Bas	120	0	0	0	120
16	Royaume-Uni	113	230	390	65	798
17	Arabie saoudite	0	453	0	0	453
17	Danemark	0	56	0	0	56
17	Suède	11[8]	858		2564
17	Iran	0	0	1 351	1 499	2 850
17	Russie	0	0	770	2 208	2 978
17	Indonésie	0	0	712	0	712
17	Thaïlande	0	0	615	2 262	2 877
17	Inde	0	0	508	9 500	10 000
17	Malaisie[9] / Singapour[10]	0	0	350	0	350
17	Afrique du Sud	0	0	0	2 390	2 390
17	Australie	0	0	0	1 749	1 749
17	Viêt Nam	0	0	149	1 600	1 600
17	Égypte	0	0	0	1 210	1 210
17	Kazakhstan	0	0	0	1 011	1 011
17	Estonie / Lettonie / Lituanie (Rail Baltica)	0	0	0	740	740
17	Tchéquie	0	0	0	660	660
17	Portugal	0	0	0	596	596
17	Brésil	0	0	0	511	511
17	Norvège	0	0	0	333	333
17	Canada	0	0	0	290	290
17	Mexique	0	0	0	210	210
17	Bahreïn / Qatar	0	0	0	180	180

Chine : sur la liste des LGV donnée par l'UIC, Beijing - Tianjin et Shanghai - Nanjing sont des sections de la LGV Beijing - Shanghai et ne sont donc pas à comptabiliser dans le total des kilométrages des LGV chinoises.

Espagne et Italie : les sites des chemins de fer de ces pays indiquent des longueurs de LGV majorées de lignes n'entrant pas dans les critères de l'UIC (V.max inférieures à 250 km/h).

L'analyse des horaires des chemins de fer des pays cités dans le précédent tableau montre qu'il ne suffit pas que les trains roulent à 250 km/h et plus pour que les relations empruntant ces LGV atteignent une vitesse moyenne de + de 200 km/h.

Ref des horaires pris en compte : Europe[11], Chine[12], Japon[13]

• Chine : 20 300 km correspondent à des relations à + de 200 km/h v.moy (mars 2021)
  • Pékin Ouest - Shenzhen Nord, 2400 km, 278.5 km/h v. moy (G 79 en 8h37) Est
  • Pékin sud - Shanghai Hongqiao, 1318 km, 295.1 km/h v. moy (G 1 en 4h28)
  • Shanghai Hongqiao - Kunming Sud, 2252 km, 210.8 km/h V moy (G 1373 en 10h41)
  • Xuzhou Est - Xi'an - Lanzhou Ouest, 1448 km, 203.5 km/h v. moy (G 1833 en 7h07)
  • Xuzhou Est - Lianyungang, 201 km, 201 km/h v.moy (G8311 en 1h)
  • Xuzhou Est - Yanchen, 313 km, 206.4 km/h v.moy (G2687 en 1h31)
  • Huai'an Est - Yangzhou Est, 144 km, 221.5 km v.moy (G8259 en 0h39)
  • Bengbu Sud - Fuzhou, 960 km, 227.5 km/h v.moy depuis Pekin (G27)
  • Gihe (30 km avant Jinan Est) - Quingdao, 359 km, 271 km/h v.moy depuis Pekin (G205)
  • Nanjing Sud - Hangzhou Est, 256 km, 247.7 km/h v.moy (G31 en 1h02)
  • Hangzhou Est - Wenzhou Sud, 430 km, 213.2 km/h v.moy (G7345 en 2h01)
  • Nanjing Sud - Hankou, 516 km, 222.2 km/h v.moy depuis Shanghai (G598)
  • Tianjin Ouest - Qinhuangdao, 266 km, 231.3 km/h v.moy (G 387 en 1h09)
  • Harbin Centre - Qiqihaer Sud, 286 km, 200.2 km/h v.moy depuis Shenyang Nord (G788)
  • Pekin Chaoyang - Harbin, 1224 km, 251.5 km/h v.moy (G901 en 4h52)
  • Qinghe - Zhangjiakou, 161 km, 205.5 km/h v.moy (G7871 en 0h47)
  • Guangzhou Sud - Guiyang Nord, 868 km, 205 km/h v.moy (D212 en 4h14)
  • Guangzhou Sud - Zhuhai, 116 km, 204.7 km/h v.moy depuis Pekin (G65)
  • Hankou - Ychang Orient, 292 km, 234 km/h v.moy depuis Pékin (G1028)
  • Shenyang Nord - Dalian, 383 km, 234.5 km/h v.moy (G 770 en 1h38)
  • Yingkou Orient - Panjin, 89 km, 205.4 km/h v.moy (G 1254 en 0h26)
  • Hengyang Orient - Behai, 908 km, 215.2 km/h v. moy depuis Pekin (G 529)
  • Xian Nord - Chengdu Est, 658 km, 208.9 km/h v.moy (G349 en 3h09)
  • Xian Nord - Yinchuan, 618 km, 200.4 km/h v.moy, (D3513 en 3h05)
  • Taiyuan Sud - Linfen Ouest, 233 km, 202.6 km/h v.moy, (D2507 en 1h09)
  • Chengdu Est - Chongqing Ouest, 302 km, 232.3 km/h v.moy (G2882 en 1h18)
  • Chengdu Est - Guyang Est (Ligne directe), 648 km, 200.4 km/h v.moy, (D1751 en 3h14)
  • Lupanshui - Guyang Nord, 249 km, 207.5 km/h v.moy, (G5342 en 1h12)
  • Shijiazhuang - Taiyuan Sud, 232 km, 209.4 km/h v.moy depuis Pékin (G91)
  • Xiaolan - Zhanjiang Xi, 387 km, 203.5 km/h v.moy depuis Pekin, (D921)
  • Shangqui - Hefei Sud, 420 km, 217.2 km/h v.moy, (G3495 en 1h56)
  • Zhengzhou Est - Xiangyang Est, 389 km, 224.4 km/h v.moy, (G1579 en 1h44)
  • Nanchang Ouest - Ganzhou Ouest, 442 km, 252.6 km/h v.moy, (G5033 en 1h45)
  • Ganxian Nord - Longyan, 248 km, 207.7 km/h v.moy depuis Nanchang, (G2295)
  • Haikou Est - Sanya, 284 km, 200.5 km/h v.moy (C3333 en 1h25)
• Espagne : 2269 km correspondent à des relations à + de 200 km/h v. moy (octobre 2015)
  • Madrid Atocha - Barcelone - Figuèrès, 753 km, 205,4 km/h v. moy (AVE 3071 en 3h40)
  • Madrid Atocha - Séville Santa Justa, 471 km, 201,9 km/h v. moy (AVE 2270 en 2h20)
  • Madrid Chamartin - Valadolid, 180 km, 200 km/h v.moy (AVE4209 en 0h54)
  • Cordoue - Malaga, 168 km, 215,2 km/h v. moy depuis Madrid (AVE 2182)
  • Madrid Atocha - Valencia Joachim Sorolla, 391 km, 246,9 km/h v. moy (AVE 5160 en 1h35)
  • Cuenca - Alicante, 306 km, 233,8 km/h v. moy depuis Madrid (AVE 5152)
• Japon : 2975 km correspondent à des relations à + de 200 km/h v. moy (Avril 2016)
  • Tokyo - Hakata, 1175 km, 239 km/h v. moy
  • Tokyo - Shin Hakodate, 862.5 km, 213.8 km/h v. moy
  • Omiya - Niigata, 304 km, 202,4 km/h v. moy
  • Hakata - Kagoshima chuo, 289 km, 225,5 km/h v. moy
  • Takasaki - Kanazawa, 345,5 km, 203,2 v.moy depuis Omiya

Liaison TGV en Europe

• France : 3874 km correspondant à des relations à + de 200 km/h v. moy (janvier 2019)
  La France est un cas particulier. Le kilométrage des relations à + de 200 km/h v. moy (3874 km) dépasse de loin le kilométrage des LGV (2814 km)
  • Paris Nord - Calais Frétun, 329 km, 205.8 km/h v. moy (TGV 7277 en 1h36)
    • + antennes vers Arras, 10 km et Dunkerque, 48 km (212,1 et 200 km/h v. moy depuis Paris)
  • Paris Est - Colmar, 504 km, 222,4 km/h v. moy (TGV 2311 en 2h16)
    • + antennes vers Nancy, 35 km et Metz, 24 km (217,3 et 225 km/h v. moy depuis Paris)
    • Baudrècourt - Forbach, 49 km (224.8 km/h v.moy depuis Paris)
  • Paris Lyon - Toulon, 817 km, 210.4 km/h v. moy (TGV 6175 en 3h53)
    • + antennes vers Bourg en Bresse, 39 km et Bézier, 160 km (223,5 et 201.7 km/h v. moy depuis Paris)
  • Belfort TGV - Besançon TGV, 81.9 km, 245.7 km/h v. moy (TGV 7837 en 0h20)
  • Paris-Montparnasse - Saint Brieuc, 464.4 km, 221.1 km/h v. moy (le vendredi en 2h06)
    • + antenne vers Le Mans, 32.7 km, 222.4 km/h v. moy depuis Paris
    • + antenne vers Lorient, 180 km, 200km/h v.moy depuis Paris
    • + antenne vers Nantes, 148.6 km, 201.4 km/h v. moy depuis Paris
    • + antenne vers Dax, 562 km, 203.6 km/h v.moy depuis Paris
    • + antenne vers Chatellerault, 28.1 km, 232.7 km/h v.moy depuis Paris
    • + antenne vers Poitiers, 11.3 km, 246.4 km/h v.moy depuid Paris
    • + antenne vers Angoulême,26.9 km, 250.1 km/h v.moy depuis Paris
    • + antenne vers Arcachon,59 km, 206.9 km/h v.moy depuis Paris
    • + antenne vers Niort, 74.1 km, 211.1 km/h v.moy depuis Paris
    • + antenne vers Agen, 136 km, 207.3 km/h v.moy depuis Paris
  • Contournement de Paris, 54 km
• Italie : après la mise en service de la passante de Bologne, 786 km correspondent à des relations à + de 200 km/h v. moy (octobre 2018)
  • Milan Centrale - Rome Tiburtina, 564 km, 201.4 km/h v. moy (ES 9607 en 2h48)
  • Rome Termini - Naples Centrale, 222 km, 201.8 km/h v. moy (ES 9503 en 1h06)
• Allemagne : seulement 451 km correspondent à des relations à + de 200 km/h v. moy (octobre 2018)
  • Cologne - Frankfort Aéroport, 169 km, 215.7 km/h v. moy (ICE 125 en 0h47)
  • Nuremberg - Ingolstadt, 90 km, 200 km/h v. moy (ICE 827 en 0h27)
  • Halle - Erfurt, 92 km, 204.4 km/h v.moy (ICE 1005 en 0h27)
  • Karlsruhe - Strasbourg, 100 km, 209.9 km/h v.moy jusqu'à Paris
• Taïwan :
  • Taipei - Kaohsiung, 336 km, 210 km/h v. moy
• Belgique : seuls les 71 km de la liaison Bruxelles Midi - Frontière française dépassent 200 km/h v. moy (Bruxelles Midi - Paris Nord)
• Maroc (janvier 2019): Tanger - Kenitra, 195.2 km, 234.2 km/h v. moy (TGV en 0h50)
• Royaume-Uni :
  • 113 km de LGV relient Londres St Pancras au tunnel sous la Manche

Aucun des autres pays cités comme ayant des LGV ne possède de relations à + de 200 km/h v. moy

Horaires pris en compte : Europe[11], Chine[12], Japon[13]

Pour les trajets de 2 heures à 3 heures en train, la grande vitesse a permis de concurrencer l'avion de façon très nette, dans tous les pays.

La part de marché par rapport à l'avion est de l'ordre de 85 % pour les trajets d'environ 2 heures, que ce soit au Japon, en France ou en Espagne.

Le trafic passagers ferroviaire a donc considérablement augmenté sur ces liaisons.

Les portions d'autoroute 2×5 voies les plus chargées aujourd'hui, aux portes de Paris, voient passer en moyenne annuelle plus de 200 000 véhicules par jour[20], soit environ 250 000 personnes, deux sens confondus. Mais celles-ci sont saturées et ces chiffres limités à quelques courts tronçons (notamment le tronçon commun A4-A86).

Un flux journalier d'environ 100 000 personnes, ce qui équivaut plutôt à une autoroute 2×3 voies bien chargée (l'A7 par exemple, qui compte 70 000 à 80 000 véhicules journaliers selon les sections, avec des embouteillages réguliers mais sans être saturée comme le sont les pénétrantes parisiennes), passe aujourd'hui sur le tronçon central de la ligne à grande vitesse sud-est (paris-lyon) par exemple, de même sur le tronçon central de la LGV Atlantique. Mais les trafics sont en augmentation, le chiffre ci-dessus ne tient pas compte de l'ouverture de la LGV Rhin-Rhône par exemple, qui a entraîné l'ajout de circulations de TGV sur la LGV Sud-est.

À noter qu'il s'agit de trafics journaliers, or la distribution dans la journée du trafic est différente sur une ligne ferroviaire et une autoroute, cette dernière ayant un trafic plus régulier et la ligne ferroviaire au contraire une plus grande concentration sur les heures de pointe.

Selon RFF, une ligne à grande vitesse utilisée au maximum de sa capacité est équivalente à une autoroute 2×5 voies.

Pour une autoroute, le débit maximal est d'environ 1800 véhicules par heure et par voie, à supposer qu'il n'y ait pas trop de camions (qui diminuent le débit). Mais cela dépend de la vitesse, ce débit maximal est atteint pour une vitesse moyenne des automobilistes assez inférieure à la vitesse autorisée. D'après diverses recherches (laboratoire LICIT, mesures de courbes débit-vitesse sur autoroute par le CERTU, etc.), la vitesse correspondant au débit maximal se situerait aux alentours de 60-80 km/h. Soit pour une autoroute 2×5 voies 18 000 véhicules par heure ou encore 25 000 personnes avec 1,4 personnes par voiture en moyenne (Taux d'occupations : cf ENTD - Enquête Nationale Transports et Déplacements). Il faut garder en tête que pour un trafic fluide à vitesse nominale, le débit est nettement inférieur, car les véhicules sont plus espacés.

La capacité d'une ligne à grande vitesse dépend elle de trois facteurs :

• Nombre de trains maximal par heure (dépend du système de signalisation, de la vitesse des trains et de la vitesse aux bifurcations / aiguillages : en général 220 km/h en « voie déviée » en France, 300 en « voie directe », ce différentiel de vitesse augmentant l'espacement entre trains prenant deux directions différentes). À noter qu'une marge est prise sur ce nombre afin d'absorber l'effet d'une perturbation potentielle * sinon, le moindre problème sur un train engendrerait des retards sur les « trains suiveurs » à l'infini puisque l'intervalle entre trains ne pourrait être réduit. Ainsi, à l'heure de pointe, l'UIC (union internationale des chemins de fer) recommande d'utiliser au maximum 75 % de la capacité théorique (60 % en heure creuse).

La capacité de la LGV Atlantique, tronçon central (Paris-Courtalain, avant séparation vers Le Mans et Tours), peut ainsi être estimée à 12,17 trains par heure et par direction, à l'heure de pointe. Mais ce chiffre peut être tout à fait différent ailleurs en France ou dans le monde.

• Capacité des trains : un duplex compte environ 510 places assises (Euroduplex), donc deux duplex accouplés (unité multiple) 1 020 places. Actuellement, ce sont plutôt des trains à un niveau de dix voitures (454 places) qui circulent sur le réseau atlantique, mais des duplex y circulent également. Ce chiffre aussi peut être très différent ailleurs dans le monde : le Shinkansen japonais a par exemple une capacité environ 30 % supérieure à celle d'un euroduplex en unité multiple.
• taux d'occupation du train : Il est rare que tous les trains soient occupés à 100 % (taux de remplissage moyen des TGV d'après la SNCF, environ 75 %. Peut varier fortement d'un pays à l'autre et d'une offre à l'autre. En Allemagne d'après la DB : environ 50 %). Toutefois, à l'heure de pointe de certains grands week-ends, il peut arriver que tous les trains soient complets.

Ainsi, le tronçon central de la LGV Atlantique offre une capacité maximale de 12,17*1020*100% =~ 12 400 personnes par sens et par heure, soit environ 25 000 personnes deux sens confondus.

On retrouve ainsi l'affirmation de RFF selon laquelle la capacité d'une ligne à grande vitesse utilisée par des duplex est équivalente à une autoroute 2*5 voies (automobiles circulant à vitesse réduite), à l'heure de pointe. Cependant, elle reste tributaire des conditions actuelles. De nouveaux systèmes de signalisation permettant un espacement plus faible entre trains (basés sur la localisation en temps réel des trains et la connaissance de leurs vitesses et performances de freinage respectives) pourraient l'augmenter sensiblement et éviter ainsi la construction de nouvelles infrastructures.

À noter que cette capacité est très inférieure à celle offerte et réellement utilisée par une ligne de métro ou de trains suburbains en France et dans le monde, qui dépasse souvent les 50 000 personnes par heure et par direction (pphpd)(matériels de plus grande capacité, avec des sièges plus serrés et des passagers debout, fréquence plus importante grâce à la vitesse plus faible), chiffre qui augmente régulièrement avec l'amélioration des systèmes d'exploitation et des matériels roulants.

Une comparaison en matière d’exploitation ferroviaire parmi les pays : Allemagne, France, Japon[22] est instructive :

Shinkansen 700 en gare de Nagoya.

• genèse d’un nouveau système ferroviaire ;
• succès commercial et extension du Shinkansen ;
• système de sustentation magnétique au Japon ;
• Paris-Sud-Est : la conception du système français ;
• le TGV sur les lignes mixtes ;
• le système ICE en Allemagne ;
• politique commerciale et taux de remplissage ;
• politique de maintenance ;
• sécurité passive Versus sécurité active.

Rame ICE 3 à Paris Gare de l'Est.

« Dans sa comparaison, Gilles Rabin rappelle que la France pense la grande vitesse comme un itinéraire avec des prolongements éventuels, alors que l’Allemagne la pense comme un accélérateur de l’ensemble du réseau, dans une étroite complémentarité de l’offre existante [23]. La DB rapproche ainsi l’ICE du niveau supérieur de l’Intercity, là où la SNCF a d’emblée posé le TGV en challenger de l'aérien. Aussi le choix de localisation des gares (nombreuses gares-bis en France, desserte quasi systématique de la gare centrale en Allemagne), l’accès au train (réservé en France et libre en Allemagne), la stratégie de construction de lignes nouvelles, diffèrent largement d’un pays à l’autre.

Elle entraîne indéniablement des divergences dans la compréhension de l’offre, dans les modes de gestion commerciale et les priorités stratégiques qui dépassent les simples questions de compatibilités techniques ou des cultures d’entreprises.

On retrouve l’opposition entre le modèle rhénan qui privilégie le maillage et la régularité des dessertes et le modèle Saint-Simonien qui repose sur la vitesse et la massification des trafics et dont les causes sont à chercher dans [Bieber, Massot, Orfeuil, 1993][24] »

— Antoine Beyer, Gebhard Wulfhorst, L'interconnexion ICE/TGV à Strasbourg : L'utopie d'une croisée de la grande vitesse franco-allemande[25].

La densité de population est très différente dans les deux pays, et que la centralisation en France contraste singulièrement avec l'existence de grandes villes bien réparties en Allemagne et assez proches les unes des autres.

Le réseau LGV français et ses gares nouvelles déconnectés du reste du réseau de transports en commun est critiqué, par exemple par le géographe Jean-François Troin[26]. Mais la conception inverse est également dénoncée outre-Rhin, où l'on fait remarquer que si les trajets courts comme Berlin-Hambourg sont appréciés, les destinations plus longues comme Francfort-Hambourg peinent à s'implanter du fait du temps induit par les arrêts intermédiaires[27], souvent causés par un fort fédéralisme. On trouve aussi en Allemagne des gares bis ; par exemple, la gare ICE Limburg Süd sur la ligne Cologne - Francfort est située à quelques kilomètres de la gare centrale de Limburg Lahn et n'est accessible que par la route.

En France, le TGV postal circulait la nuit sur le réseau. Le Sernam faisait aussi circuler quatre trains bloc express (TBE) ou MVGV de fret léger tirés par des locomotives BB 22200 aptes à des vitesses de 200 km/h, jusqu'en 2011. Faisant le trajet de Paris vers Orange et Toulouse, elles empruntaient de nuit certaines sections de la LGV Sud-Est et de la LGV Atlantique[28]. Ces trains ont été ralentis à 160 km/h puis supprimés et remplacés par des camions, la SERNAM jugeant le coût trop élevé.

Euro Carex est un projet européen de réseau de fret express ferroviaire. Son objectif est d'utiliser les lignes grandes vitesses existantes pendant les heures creuses du trafic voyageur (la nuit principalement) des rames adaptées au transport de colis. Il serait une alternative à l'avion et au camion pour les distances comprises entre 300 et 800 km[29].

Déjà évoqués depuis le début des années 1990[30], les projets n'ont pas encore abouti, principalement à cause du cout de développement et des volumes nécessaire pour atteindre le seuil de rentabilité[21].

Les rejets dus à l'exploitation sont faibles (toilettes, huiles...)[31]. Il faut aussi tenir compte de l'équipement : désherbage des voies, cycle de vie du matériel roulant...

La commission électrotechnique internationale a publié une série de normes concernant le matériel ferroviaire[32]: et suivantes. En Europe on trouve la norme EN 50238

Le TGV consomme environ 10 fois moins que l'avion ou la voiture (5 grammes d'équivalent pétrole par km.voyageur contre 50)[31]. Un voyage en TGV est également réputé rejeter dix fois moins de gaz à effet de serre qu'en utilisant l'automobile et vingt fois moins que l'avion[33]. Cette comparaison n'est vraie que pour les pays où la production d'électricité d'origine thermique est faible.

Par ailleurs elle ne prend pas en compte les gaz rejeté lors de la construction de la voie. La LGV Rhin-Rhone est la première à faire l'objet d'un « bilan carbone » qui permettra d'évaluer plus précisément l'impact de l'infrastructure[33]. Les résultats ont été présentés le 25 septembre: durant ses 30 premières années de vie la LGV sera responsable de 1,9 million de tonnes équivalent CO₂, dont 42 % pour la construction et 53 % pour la propulsion des trains. Il faudrait 12 ans d'exploitation pour que les émissions de la phase de construction soient compensées par les reports de déplacements de la route au rail[34].

A contrario, un organisme public suédois, le groupe d'experts pour les études environnementales, a montré que l'impact des trains grande vitesse sur la réduction du CO₂ est nul. L'étude s'est basée sur des données nationales, mais selon son directeur Björn Carlen des résultats similaires seraient observés pour d'autres pays d'Europe[35].

Les trains à grande vitesse concurrencent l'avion (au niveau de la vitesse), ainsi que l'automobile. Aussi est-il utile de faire des comparaisons au niveau de l'énergie consommée[36], en énergie primaire et en CO₂ (gaz à effet de serre) émis.

La comparaison doit faire état de ces deux paramètres, car la production d'électricité est rarement le fait de l'énergie nucléaire autant qu'en France (environ 80 %) ; en France le pourcentage d'électricité d'origine thermique est de l'ordre de 10 %.

La « méthodologie de calcul des émissions de CO₂ associées aux déplacements »[37] de l'ADEME mentionne deux chiffres supposés cohérents entre eux :

• une émission de 2,6 g[38] de CO₂ par voyageur.km (TGV)
• une émission de 40 g de CO₂ par kWh.

Ces deux ratios résultent de l'hypothèse de 10 % de l'électricité d'origine thermique, le reste (90 %) par le nucléaire et les énergies renouvelables (hydraulique notamment), donc sans émission de CO₂.

Rame Thalys PBKA 4302 en gare de Paris-Nord.

Il résulte de ces ratios (pour TGV Alstom) une consommation de 65 Wh par voyageur.km ; le coefficient de remplissage pris en compte dans cette note de l'Ademe n'est pas connu, mais différents documents[49] font état d'une moyenne de 65 % pour le TGV, hors remplissage exceptionnel pour l'IDTGV (de l'ordre de 80 voire 84 %) [50].

Ces chiffres sont anciens: le bilan 2008 de la SNCF indique un coefficient de remplissage moyen de 75 % en 2007 et 77 % en 2008[51].

De ces deux chiffres (65 Wh par voyageur.km ; coefficient de remplissage de 65 %), il résulte la consommation totale des rames TGV Alstom, reportée dans le tableau ci-dessus. Ces chiffres semblent plausibles, puisqu'une consommation de 14,790 kWh / km à 260 km/h représente une puissance de 3 845 kW, logiquement inférieure (ici de 40 %) à la puissance maximale de 6 400 kW. Par exemple, un vent contraire de 30 km/h (+10 %) doit représenter une puissance supérieure (pour maintenir la vitesse) d'environ 20 %.

Les chiffres de la dernière colonne du tableau, très variables selon les lignes exploitées, sont bien sûr très sensibles au coefficient de remplissage[52].

En 2010, toutes les lignes à grande vitesse sont à écartement normal. Seuls les écartements normaux et larges permettent la circulation régulière à plus de 200 km/h.

Les vitesses les plus élevées sont pratiquées sur des lignes nouvelles, dont les caractéristiques de tracé (rayon des courbes) et l'équipement (signalisation) sont adaptés aux vitesses élevées. Les trains à grande vitesse pendulaire permettent de s'affranchir de certaines contraintes.

Au Japon, le réseau classique est, à quelques exceptions près, à l'écartement de 1 067 mm (dit écartement du Cap). Les trains à grande vitesse y ont une grande ponctualité avec un retard moyen de 54 secondes en 2014.

En France, les TGV empruntent, à vitesse adaptée, des voies classiques sur certaines portions du trajet, par exemple pour la desserte des gares de centre-ville ou des villes en amont de la ligne grande vitesse.

En Espagne le réseau conventionnel est à écartement large. Les TALGO-250 ("S-130") peuvent circuler indistinctement sur le réseau conventionnel et les lignes grande vitesse. Certaines unités Alstom ("Euromed") ont été adaptées pour la circulation exclusive sur réseau à écartement large.

La circulation de trains lents sur les lignes grande vitesse entraîne une diminution de leur capacité.

En Allemagne ou en Italie, les trains classiques et les trains grande vitesse peuvent emprunter toutes les lignes, qu'elles soient adaptées à la grande vitesse ou non.

• Chemin de fer
• Déplacement à grande vitesse
• Train à grande vitesse pendulaire
• Grande vitesse ferroviaire en France
• Grande vitesse ferroviaire en Italie

• [PDF] « les trains à grande vitesse dans le monde »
• « Les plus grands réseaux ferroviaires à grande vitesse », Tristan Gaudiaut, site de Statista, 26 juin 2020