Mixité et innovation

Une particularité technique : la mixité

La particularité technique du contournement de Nîmes et de Montpellier est la ' mixité ', c'est à dire la possibilité d'y faire circuler des TGV, des trains de fret et d'autres trains de voyageurs.

De fait, pratiquement toutes les lignes du réseau français permettent la circulation de trains de fret et de trains de voyageurs. Ces lignes sont dites classiques par comparaison avec les lignes à grande vitesse qui elles, ont été construites uniquement pour des circulations TGV (c'est en particulier le cas dans notre région de la LGV Méditerranée).

Le principe de mixité appliqué à la très grande vitesse constitue une véritable innovation.
La mise en œuvre de ce nouveau concept nécessite un travail important et précis de définition des fonctions de la ligne et du référentiel technique à appliquer. Ce référentiel doit intégrer à la fois les exigences du fret et de la très grande vitesse.

Les thèmes les plus importants pour la conception de la ligne nouvelle sont les suivants :

  • le tracé
  • le profil en long
  • le gabarit
  • l'entraxe
  • la charge à l'essieu
  • la signalisation
  • l'électrification

Le tracé (tracé en plan)

Le tracé en plan est le dessin de la ligne tel qu'il apparaît sur les cartes.
Il est constitué de courbes et de lignes droites séparées par des raccordements progressifs qui permettent de passer en douceur de la ligne droite à l'arc de cercle. Compte tenu de la vitesse des TGV, qui pourra atteindre à terme 350 km/h, les contraintes de tracé sont fortes : la ligne nouvelle est ainsi moins sinueuse qu'une autoroute.

Les rayons minimum exceptionnels des courbes, compte tenu des dévers associés à la grande vitesse et compatibles avec les vitesses des trains de fret et des cycles et coût d'entretien résultants sont légèrement supérieurs à 6000 m.

Le profil en long

Le profil en long est la représentation des variations d'altitude de la ligne. La pente maximale de la ligne nouvelle mixte dépend des caractéristiques des convois fret qui emprunteront le contournement.
De manière générale, les trains ne peuvent pas gravir des côtes aussi prononcées que les véhicules routiers. Ils sont limités par la puissance des locomotives et par la résistance des systèmes d'attelage des wagons. Les rampes maximales admises pour les TGV sont de 3,5%. Pour les trains de marchandise, elle est beaucoup plus faible, de l'ordre de 1% ou un peu moins.
Afin d'obtenir un profil en long adapté à la fois au TGV et au fret (sans prendre de mesures d'exploitation particulière comme l'adjonction de moyens de traction supplémentaires (locomotives d'appoints), SNCF Réseau a décidé de retenir une valeur de rampe de 1% (et ponctuellement de 1,25%) sur le Contournement de Nîmes et de Montpellier.

Cette valeur correspond à une charge maximale remorquée de 2810 tonnes et permet de faire circuler la quasi-totalité des trains de fret actuellement en circulation sur l'artère languedocienne. Elle a été choisie en cohérence avec les pentes maximales de la grande liaison fret nord-sud entre Dunkerque et Perpignan.
Du fait du relief relativement plat entre Nîmes et Montpellier, la transformation du projet en ligne mixte a pu être obtenue relativement aisément sans modifier les tracés des TGV Méditerranée et Languedoc-Roussillon, décidés il y a une dizaine d'années.

Le gabarit

Le gabarit est la définition de l'espace minimal qui doit être libre de tout obstacle en hauteur et en largeur par rapport à l'axe de la voie. Il dépend donc du type de trains prévus et en particulier du matériel utilisé pour le transport de marchandises.

La prise en compte de la mixité des circulations sur la ligne nouvelle mixte conduit à retenir un gabarit compatible avec les deux types de circulations (fret et grande vitesse). Le choix a été effectué en cohérence avec la section Perpignan-Figueras, permettant ainsi la constitution progressive d'un grand itinéraire européen Nord/Sud.

L'entraxe (ou écartement des voies)

L'entraxe est la distance entre l'axe des deux voies.
L'entraxe retenu pour la ligne nouvelle mixte du contournement de Nîmes et de Montpellier est de 4,80 m, soit une valeur plus grande que celle généralement pratiquée sur le réseau classique (3,72 m). Cette valeur a été retenue pour la LGV Méditerranée et la ligne nouvelle Perpignan - Barcelone.
Cette valeur élevée d'écartement permet de limiter l'effet de souffle lors du croisement de trains à grande vitesse et de trains de fret. Elle est donc bien adaptée à une LGV mixte.

La charge à l'essieu

La charge à l'essieu est la limite que doit respecter le matériel en termes de poids. Elle constitue un paramètre important du dimensionnement de la plate-forme ferroviaire et des ouvrages d'art.
Dans le cas du contournement de Nîmes et de Montpellier, ces dimensionnements doivent intégrer les contraintes respectives du fret et de la grande vitesse et prendre en compte les évolutions attendues dans le futur. C'est pourquoi, le paramètre de charge à l'essieu pris en compte dans la logique de l'évolution des charges a été fixé à 25 tonnes (le réseau actuel est généralement dimensionné pour 22.5 tonnes).

La signalisation

L'espacement des trains sur le contournement de Nîmes et de Montpellier, de par sa mixité, sera assuré par un double système de signalisation. En effet, l'équipement du parc de locomotives de traction des trains de fret en système de signalisation embarqué ne se répand que progressivement. Ce type de signalisation (système ERTMS voir encart ci-dessous) proposé dans le cadre des réseaux transeuropéen sera complété par un bloc automatique lumineux classique, avec signaux fixes implantés le long de la voie et limitant la vitesse des trains les plus rapides à 220 km/h.
La double signalisation et la limitation correspondante de la vitesse à 220 km/h devraient être maintenues jusqu'à ce que l'équipement ERTMS en cabine du parc fret soit suffisant.

Le système ERTMS

La réalisation du réseau transeuropéen de transport ferroviaire nécessite que les trains, quelque soit leur origine, puissent circuler à terme sur l'ensemble du réseau européen, et donc, que les caractéristiques techniques le permettent : c'est ce que l'on appelle l'interopérabilité. Le système ERTMS vise à harmoniser au plan européen les réalisations techniques en matière de signalisation, en assurant la commande et le contrôle de la circulation des trains via un système embarqué faisant appel aux technologies numériques GSM.
ERTMS se décline en trois niveaux (1, 2 et 3) ; pour le contournement de Nîmes et Montpellier, l'objectif est de mettre en place le niveau 2.

L'électrification

Le réseau classique est, dans la région, électrifié en courant 1500 volts continu, alors que les lignes à grande vitesse disposent d'une électrification en 25kv alternatif. Le Contournement de Nîmes et Montpellier sera équipé, à l'instar des lignes nouvelles, en 25kv, seule tension à même de répondre aux puissances importantes appelées par la circulation, à terme, des TGV à haute vitesse.

Ce choix implique que les trains de fret devront être tractés par des locomotives bicourant (1500v/25kv) ; la SNCF s'équipe progressivement de tels matériels qui seront largement répandus à la mise en service du projet. Par ailleurs, les différents raccordements au réseau existant seront équipés de ' sections de séparation ', zones neutres franchies par les trains sur l'erre (sur leur lancée).