Chemin de fer - Définition et Explications

Voie ferrée électrifiée.
Voie ferrée électrifiée.
Dessin de 1912 représentant le chemin de fer
Dessin de 1912 représentant le chemin de fer

Le chemin de fer est un système de transport guidé servant au transport de personnes et de marchandises. Il se compose d'une infrastructure spécialisée, de matériel roulant et de procédures d'exploitation faisant parfois intervenir l'humain, même si dans le cas des métros automatiques cette intervention se limite en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) normal à de la surveillance.

Par métonymie, " chemin de fer " désigne aussi les sociétés exploitantes, souvent appelées autrefois " compagnies ". Les employés du chemin de fer (Le chemin de fer est un système de transport guidé servant au transport de personnes et de marchandises. Il se compose d'une infrastructure...) sont les " cheminots ".

L'expression " chemin de fer " est apparue officiellement dans l'ordonnance royale du 26 février 1823 autorisant la construction de la première ligne Française à Saint-Étienne[1]. L'adjectif correspondant, " ferroviaire ", qui dérive de l'italien ferrovia, est apparu vers 1911.

Le système ferroviaire est aussi utilisé sous diverses déclinaisons spécialisées : métros[2], tramways, chemins de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau ferromagnétique le plus courant dans la...) à crémaillère.

L'infrastructure des chemins de fer est appelée voie ferrée (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...). Elle se compose, la plupart du temps, de deux files de rails posés sur des traverses), d' appareils de voie, passages à niveau, de la signalisation et, le cas échéant, des installations de traction électrique (sous-stations, caténaires...).

Le matériel roulant circule communément en convois, appelé trains ou rames. Les convois sont composés de wagons ou de voitures (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée en conséquence....) tractés par des locomotives. Il peut également s'agir de rames autotractées, c'est-à-dire incluant leur propre système de traction.

L'humain est au centre des systèmes ferroviaires couramment rencontrés, que ce soit pour la conduite des trains, l'orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;) des convois vers leur destination, la sécurisation des voyageurs ou marchandises transportées. Le travail de l'humain est encadré par des procédures. Très tôt, on a légiféré sur le chemin de fer. En France, la loi du 15 juillet 1845 (encore en vigueur) pose les bases de la Police du Chemin de Fer (statut des voies ferrées, servitudes, droits et devoirs des exploitants et des tiers...). Depuis, de nouvelles lois et de nombreux règlements sont venus la compléter, en ce qui concerne la sécurité, l'organisation (Une organisation est) et le service public (Un service public est une activité considérée comme étant d'intérêt général. Cette notion faisant appel à une appréciation pouvant être élargie ou rétrécie à...).

Histoire

On considère que le premier exemple de chemin de fer est celui du Diolkos (Le diolkos ou aussi diolcos, du grec δίολκος, de διά (dia) « à travers » et...), un système permettant aux bateaux de franchir l'isthme (Un isthme est une étroite bande de terre, entourée de deux étendues d'eau, qui connecte deux grandes étendues de terre. Isthme se prononce « IS-me » où th est muet.) de Corinthe en Grèce, construit au 6° siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine et faisait 33 ans 4 mois...) AJC. Des chariots poussés par des esclaves circulaient dans des blocs de pierre entaillées. Ce chemin de fer primitif a fonctionné approximativement jusqu'en l'an 900.

Les premiers wagons tractés par des chevaux sont apparus en Grèce et dans l'Empire Romain aux alentours de l'an 0, utilisant eux aussi une voie constituée de pierres entaillées.

La réapparition des transports guidés a eu lieu en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du...) aux alentours de 1550[3], pour des voies minières. Celles ci utilisaient des rails de bois. La première voie ferrée a été établie au Royaume Uni au début du 17° siècle, principalement pour le transport (Le transport, du latin trans, au-delà, et portare, porter, est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre.) du charbon d'une mine à un canal, d'où il pouvait être chargé sur des barges. On trouve des traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission...) de ce genre de chemins de fer à Broseley dans le Shropshire. Les rails étaient constitués de bois nu, les roues (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.) étaient munies de boudins, comme sur les véhicules ferroviaires actuels. En 1768, la compagnie Coalbrookdale eut l'idée de remplacer ses rails en bois par des rails en fonte moulée, pour limiter l'usure de la voir et transporter de plus lourdes charges.

Les rails d'acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique (voir aussi l’article sur la théorie du soudage de l’acier) et de la construction mécanique.) sont apparus au début du 18° siècle. L'ingénieur (« Le métier de base de l'ingénieur consiste à résoudre des problèmes de nature technologique, concrets et souvent complexes, liés à la conception, à la réalisation et à la mise en œuvre de produits, de systèmes...) William Jessop conçut des rails prévus pour être utilisés avec des roues sans boudin: ils constituaient une sorte de cornière. Ces rails devaient être utilisés pour un projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution, et...) dans le secteur de Loughborough, Leicestershire en 1789. En 1790 il était de ceux qui fondèrent une aciérie (Une aciérie est une usine servant à produire de l'acier en grandes quantités, généralement sous la forme de produits semi-finis. On distingue...) à Butterley, Derbyshire pour produire des rails (entre autres). Le premier chemin de fer ouvert au public a été le Surrey Iron Railway, ouvert en 1802 par Jessop. Les convois étaient tractés par des chevaux.

La première locomotive à vapeur (Les premières locomotives (au XIXe siècle) étaient propulsées par une machine à vapeur, ce qui leur a valu le nom de locomotives à vapeur. Ce type de transport est resté largement prépondérant jusqu'après...) a fonctionner sur des rails a été construite par Richard Trevithick (Richard Trevithick, (13 avril 1771 - 22 avril 1833) est né à Camborne dans la région minière des Cornouailles d’un père ingénieur. Il a pour voisin William Murdoch, le pionnier des wagons à vapeur. Ses...) et essayée en 1804 à Merthyr Tydfil au Pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le...) de Galles. Cette tentative ne fut pas couronnée de succès, l'engin étant si lourd qu'il brisait la voie.

Les chemins de fer en Europe en 1896
Les chemins de fer en Europe en 1896

En 1811, John Blenkinsop conçut la première locomotive (Une locomotive est un engin moteur, c'est-à-dire se déplaçant par ses propres moyens, utilisé par le transport ferroviaire pour fournir l'énergie de traction à un train. Le plus souvent, la locomotive se trouve à l'avant du train et tire...) réellement utilisable. [4]. Il fit breveter (No 3431) un système de transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par assimilation, des actions...) du charbon mû par une locomotive à vapeur (). La ligne fut construite, raccordant Middleton Colliery à Leeds. La locomotive a été construite par Matthew Murray de Fenton, Murray and Wood. Le Middleton Railway fut donc le premier chemin de fer à utiliser la vapeur avec succès dans un objectif commercial (Un commercial (une commerciale) est une personne dont le métier est lié à la vente.). C'est également le premier à faire l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette...) d'actes juridiques.

Le premier réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit...) voit le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil...) en Europe continentale dans la région de Saint-Étienne, en France, entre 1827 (Louis-Antoine Beaunier) et 1830 (Marc Seguin).

En Europe et en Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan Pacifique; et à l'est, de l'Europe et de l'Afrique par l'océan Atlantique. Elle est...) du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.), la période de plus grand développement du chemin de fer va de 1848 à 1914. Après la Première Guerre mondiale, le chemin de fer continue à se développer, notamment les lignes secondaires à voie étroite (Les chemins de fer à voie étroite sont des voies ferrées dont l'écartement des rails est inférieur à 1,435 mètre (4 pieds 8 pouces et demi), qui est le standard de la voie dite...), mais il est fortement concurrencé, sur les courtes distances, par l'automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée en conséquence. C'est un des...) et le camion (Le camion est un véhicule automobile à roues destiné à transporter des marchandises. Le routier (routière) ou camionneur (camionneuse) a pour profession la conduite d'un camion.). Après la Seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc...) Guerre mondiale arrive la concurrence de l'avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air, entraîné par un organe moteur (dans le cas d'un engin sans...) sur les longues distances ; les lignes secondaires disparaissent.

La crise pétrolière de 1973 marque le début du renouveau du chemin de fer, principalement pour les transports de voyageurs à l'intérieur des grandes métropoles et grâce à de nouvelles lignes intercités (En France, Corail Intercités est la marque créée par la SNCF en mai 2006, pour désigner les rames Corail utilisées sur les lignes de moyennes distances.), parcourues par des trains à grande vitesse (On distingue :).

La sustentation magnétique (dite Maglev) dont une ligne de 43 km a été mise en exploitation en 2005 à Shanghaï (Chine) peut devenir un concurrent viable.

Caractéristiques fondamentales

Le chemin de fer se distingue des autres modes de transport par les points suivants :

Technique

  • Roulement ( En mécanique, le roulement, et plus précisément le roulement sans glissement, est le mouvement d'un corps qui reste en contact avec une surface d'appui sans...) acier sur acier : la caractéristique fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) du chemin de fer est le roulement acier (roue) sur acier (rail) à faible coefficient (En mathématiques un coefficient est un facteur multiplicatif qui dépend d'un certain objet, comme une variable (par exemple, les coefficients d'un polynôme), un espace...) d'adhérence, qui limite très sensiblement la résistance à l'avancement, et en contrepartie augmente les distances de freinage. La faible adhérence impose aussi des contraintes de tracé des lignes pour éviter les trop fortes rampes : tracé en fond de vallées, ouvrages d'art importants (tunnels, viaducs). Les distances de freinage importantes interdisent en circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) normale la marche à vue (Dans les transports terrestres, la marche à vue consiste pour tout conducteur de véhicule à régler sa vitesse, notamment en fonction de la visibilité, de manière à pouvoir...).
  • Transport guidé (On appelle transport guidé tout mode de transport dans lequel les véhicules sont guidés par l'infrastructure, c'est-à-dire qu'ils n'ont qu'un seul degré de liberté, ne pouvant qu'avancer ou reculer suivant un mouvement de translation...) : c'est un transport guidé (par les rails) qui n'offre aux véhicules qu'un seul degré de liberté (La notion de degré de liberté recouvre plusieurs notions en sciences et ingénierie :), en avant ou en arrière. Les changement de voie ne peuvent se faire qu'aux aiguillages, le dépassement (Un dépassement est le fait de rouler pendant un instant, en général relativement court, à côté d’un autre véhicule à une vitesse...) est impossible, la formation des trains nécessite des manœuvres complexes.
  • Circulation en convoi ( Un convoi est un ensemble de véhicules terrestres ou maritimes, généralement non attelés, circulant ensemble vers une destination commune ; un convoi funèbre est le cortège...) : les véhicules (wagons) ne circulent pas isolément comme sur la route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie brisée », c'est-à-dire creusée dans la roche, pour ouvrir le chemin.), mais groupés en convoi, le train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de plusieurs wagons (pour...), tracté par une locomotive. Cela autorise une grande capacité de transport et limite la résistance à l'avancement. Cela impose pour la construction et les attelages des wagons et des voitures à voyageurs des normes minimum de résistance à la compression et à la traction.

Toutes ces caractéristiques induisent un système d'exploitation particulier, qui repose d'abord sur un système de signalisation strict et sur l'établissement d'un graphique de circulation (Un graphique de circulation est un document de sécurité pour la régulation du trafic, essentiellement sur voie ferrée.). En contrepartie, elles limitent les dépenses d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) et procurent au chemin de fer un haut niveau de sécurité.

Économie

  • Transport collectif : le chemin de fer est par définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) un transport collectif, dont l'exploitation et les horaires ont été dès l'origine très réglementés par l'État, pour lequel s'est imposé très vite la notion de service public. D'autre part l'influence sur l'urbanisme (L’urbanisme est à la fois un champ disciplinaire et un champ professionnel recouvrant l'étude du phénomène urbain, l'action d'urbanisation...) est important car c'est un facteur essentiel de l'aménagement du territoire (La notion de territoire a pris une importance croissante en géographie et notamment en géographie humaine et politique, même si ce concept est utilisé par d'autres sciences humaines....).
  • Monopole naturel : l'importance des investissements nécessaires pour construire le réseau ferroviaire (Un réseau ferroviaire est un ensemble de lignes de chemin de fer, de gares et d'installations techniques diverses (atelier, dépôts, triages, embranchements particuliers, chantiers...) et plus encore les lignes à grande vitesse fait de celui-ci un monopole naturel et lui donne une importance militaire stratégique.
  • Transport intégré : les liens très étroits imposés par la technique entre la voie et le matériel roulant ont conduit dans la très grande majorité des cas à des entreprises ferroviaires intégrées, c'est-à-dire maîtrisant simultanément la gestion du réseau et l'exploitation des trains. La politique de libéralisation en cours dans l'Union européenne vise à ouvrir la concurrence entre les exploitants en confiant le réseau à des gestionnaires indépendants de ceux-ci. Il faut aussi assurer l'interopérabilité (L'interopérabilité est la capacité que possède un produit ou un système dont les interfaces sont intégralement connues à fonctionner avec d'autres produits ou systèmes existants ou futurs.) des réseaux.

Infrastructures

Les systèmes ferroviaires nécessitent une infrastructure particulière appelée Voie ferrée. Les véhicules sont guidés par une ou plusieurs files de rails fixés sur des traverses au moyen, en France, de tirefonds. Le ballast ( Le ballast est le lit de gravier qui supporte une voie de chemin de fer. Les ballasts sont des réservoirs sur les bateaux permettant de changer l'immersion ou l'équilibre. Le ballastage est l'action...) est une couche drainante sur laquelle reposent les traverses. Le ballast permet d'affiner la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace de dimension 3 (géométrie euclidienne) et, depuis le XVIIIe siècle, les figures d'autres types...) de la voie, par exemple pour créer un dévers en courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du plan, de l'espace usuels. Par exemple, les droites, les segments, les lignes polygonales et...). Les véhicules étant guidés par les rails, ils ne peuvent pas changer de direction sans utiliser une installation particulière. La plupart du temps il s'agit d'un aiguillage (Dans le monde des chemins de fer, pour faire passer un train d'une voie vers une autre, on utilise des aiguilles.). Le matériel ferroviaire, de par sa technique de roulement, ne peut pas monter ou descendre de pente trop importante, ni effectuer de courbe trop prononcée. Pour s'adapter au terrain, la construction des lignes de chemin de fer à nécessité l'établissement d'Ouvrages d'art : ponts, viaducs et tunnels. La voie peut aussi croiser la route à un passage à niveau (Un passage à niveau (abrégé PN dans le jargon ferroviaire) est un croisement à niveau (c'est-à-dire que les voies qui se croisent sont à la même...).

La distance entre les deux rails de roulement (cas le plus fréquent) est appelée écartement. Elle est mesurée entre les faces internes du rail (Un rail (ou lisse en québécois) est une barre d’acier profilée. Deux files parallèles de rails mis bout à bout forment une voie...). L'écartement le plus communément répandu est celui de la voie normale : 1,435 m (standard UIC). Au delà, on parle de voie large (Dans le domaine du chemin de fer, la voie large se caractérise par un écartement des rails supérieur à celui de la voie normale (soit 1435 mm).), en dessous il s'agit de voie étroite.

Certains trains sont mûs par de l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la...) et nécessitent des infrastructures spécifiques dès lors qu'ils ne fournissent pas eux même leur énergie. Dans la majorité des cas, cette alimentation en énergie se fait par une caténaire (Une ligne aérienne de traction électrique est appelée:) suspendue au dessus des voies, le train venant capter le courant grâce à un pantographe (Le pantographe est le dispositif articulé qui permet à une locomotive électrique de capter le courant par frottement sur la caténaire.) ou une perche. Les métros et certains pays (Angleterre) utilisent un troisième rail (Le troisième rail est une technique d'alimentation en énergie électrique d'un système de transport ferroviaire, utilisé en particulier dans les réseaux de métro ou de trains de banlieue.) latéral: le captage est alors assuré par des patins. D'autres systèmes utilisent un troisième rail central, par exemple le nouveau tramway de Bordeaux (En 1946 le tramway de Bordeaux compte 38 lignes, le réseau mesure plus de 200 km et le nombre d'usagers atteint 160 millions. Un système rudimentaire d'alimentation par le sol existe et fonctionne sur certains...).

Dès lors que deux trains peuvent circuler en même temps sur une ligne commune, il est nécessaire d'établir des règles de circulation afin de garantir la sécurité. Comme sur route, une signalisation a été mise en place ainsi que des systèmes de prévention (La prévention est une attitude et/ou l'ensemble de mesures à prendre pour éviter qu'une situation (sociale, environnementale, économique..) ne se dégrade, ou qu'un accident,...) des risques ferroviaires. Un de ces systèmes est le cantonnement, qui interdit à un train d'entrer sur une section de ligne où se trouve déjà un autre train.

Comme tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) transport en commun, les trains ne s'arrêtent pas n'importe où. Les voyageurs (Les Voyageurs est un épisode de la série télévisée Stargate Atlantis. C'est le cinquième épisode de la saison 4 et le 65e épisode de la série.) prennent le train dans une gare (Une gare est d'ordinaire un lieu d'arrêt des trains. Une gare comprend diverses installations qui ont une double fonction :) pour descendre dans une autre[5], parfois après avoir eu à effectuer des correspondances. Les marchandises sont chargées sur des wagons dans une gare de fret (Le transport de marchandises est une activité économique réglementée, à la fois par chaque pays et au niveau international.) ou sur un embranchement particulier (Un embranchement particulier (ou Installation Terminale Embranchée, ITE) est une installation ferroviaire destinée à desservir une usine, un entrepôt, une zone industrielle ou portuaire, pour les raccorder au réseau...). Elles changent de direction dans des triages. Les containers sont chargés et déchargés à un terminal de transport combiné (Le transport combiné désigne l'emploi successif de deux ou plusieurs modes de transport pour l'acheminement d'un envoi de marchandises ; le plus souvent cette expression, sans autre précision, fait référence au transport combiné...).

Types de chemins de fer particuliers

Une grande variété de systèmes de transport dérivant du principe de base du chemin de fer existent. Les points communs entre ces systèmes sont le roulement fer sur fer et le guidage. Les variantes se situent au niveau de la structure et du mode d'exploitation.

En zone urbaine

Ainsi, en zone urbaine dense nécessitant une désserte intense on a eu recours à des métros, parfois souterrains pour limiter l'espace occupé. Ailleurs, des systèmes moins lours ont été utilisés : VAL - Skytrain (SkyTrain ou Skytrain). Pour la désserte d'une métropole (Une métropole (du grec mêtêr, mère, et polis, ville) est la ville principale d'une région géographique ou d'un pays, qui à la tête d'une aire...) entière, le système du Réseau express régional (Un réseau express régional est un réseau ferré de transport en commun desservant une région fortement urbanisée.) est utilisé. Il s'agit de mettre en place des axes permettant de transporter d'importantes quantités de voyageurs, souvent de banlieue (La banlieue désigne communément l'espace urbanisé d'une ville qui est situé dans la continuité du bâti de sa ville-centre et qui en est administrativement...) au centre urbain. Le tramway (Le tramway (ou tram) est une forme de transport en commun urbain ou interurbain circulant sur des voies ferrées équipées de rails plats (alors que ceux des trains sont légèrement inclinés vers l'intérieur de la voie) et qui est...) permet une désserte plus fine (des arrêts plus rapprochés) en s'insérant dans le tissu urbain. Cependant, sa capacité est bien moins élevée que celle des métros.

Techniques particulières

De part son principe de fonctionnement, un train ne peut pas gravir d'importantes déclivités. Pour compenser celà, les ingénieurs ont eu l'idée de placer un troisième axe sur lequel le convoi vient prendre appui. Il s'agit du chemin de fer à crémaillère. Si les déclivités sont encore plus importantes, on a recours au funiculaire (Un funiculaire est une forme de transport en commun circulant sur des rails et dont la traction est assurée par un câble. Il est généralement utilisé...). La traction est alors assurée par un câble. Dans certaines villes, San Francisco par exemple, ou Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la...) dans le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée sur le...), il existe des tramway à traction par câble. On concentre ainsi l'équipement de traction en un seul point (Graphie).

Pour limiter l'espace occupé, certains ont pensé à des monorails. Ce système est relativement peu utilisé pour le transport de voyageurs mais commun dans l'industrie dans sa version portante (rail au plafond).

Une des pistes d'évolution du chemin de fer est le train à sustentation magnétique. Les essais de ce système sont prometteurs. A l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y = y·x = 1, si 1...), d'autres expérimentation (L'expérimentation est une méthode scientifique qui consiste à tester par des expériences répétées la validité d'une hypothèse et à obtenir des données quantitatives permettant de l'affiner. Elle est pratiquée par...) portent (ou ont porté) sur des train gravitationnel, mûs par la pesanteur (Le champ de pesanteur (ou plus couramment pesanteur) est un champ attractif auquel sont soumis tous les corps matériels au voisinage de la Terre : on observe ainsi qu'en un lieu donné...), à la manière des trains de parc (Un Parc est un terrain naturel enclos,[1] formé de bois ou de prairies, dans lequel ont été tracées des allées et chemins destinés à la chasse, à la...) d'attractions qui, une fois lancés, avancent grâce à leur propre inertie (L'inertie d'un corps découle de la nécessité d'exercer une force sur celui-ci pour modifier sa vitesse (vectorielle). Ainsi, un corps immobile ou en mouvement rectiligne uniforme (se déplaçant sur une droite à vitesse constante)...).

Matériel roulant

Les véhicules ferroviaires sont appelés trains. Depuis une vingtaine d'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) on a vu apparaître l'expression train à grande vitesse (Les trains à grande vitesse sont des trains de voyageurs (le plus souvent, car il existe des TGV postaux) circulant en service commercial à des vitesses supérieures à 250 km/h en exploitation.) pour qualifier les matériels dépassant les 250km/h.

Les trains que l'on rencontre ont plusieurs structures. La première, la plus classique, est celle d'un convoi composé d'une (ou plusieurs) locomotive(s), de voitures dans le cas de trains de voyageurs ou bien de wagons. Dans le cas où la locomotive peut pousser la rame au lieu de la tirer, on dispose de voitures pilotes, dotées d'une cabine (Sur un bateau, une cabine désigne une pièce d'habitation pour une ou plusieurs personnes. Une cabine peut prendre plusieurs aspects : sur un grand navire,...) de conduite.

Les locomotives peuvent être de plusieurs types, selon leur source d'énergie. Anciennement, on trouvait des locomotives à vapeur, brûlant du charbon ou du mazout. Actuellement, on trouve surtout des locomotives diesel, mûes par un moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il...) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de...), ainsi que des locomotives électriques, alimentées par caténaire ou troisième rail.

Le second cas de figure est celui de convois indéformables comprenant à la fois éléments de traction et compartiments voyageurs appelés rames automotrices. Il existe en Allemagne des rames automotrices destinées aux marchandises. Une rame automotrice (Une rame automotrice, ou train automoteur, est un ensemble de véhicules ferroviaires, destinés généralement au transport de voyageurs, formant une rame indéformable en...) à traction diesel est appelée Autorail (Un autorail est un véhicule ferroviaire automoteur destiné au transport de voyageurs. Il est généralement animé par un (ou plusieurs) moteur diesel monté sous le plancher qui est directement la...), à l'exception notable des Turbotrains. Les TGV (Le TGV est une rame automotrice électrique d'origine française apte à circuler à des vitesses supérieures à 320 km/h en exploitation, mise au point par la SNCF et construite par la division...) sont des automotrices, ainsi que la plupart des trains à grande vitesse.

Pour les manœuvres ou la traction de trains légers, on a recours à des Locotracteur (Les locotracteurs sont des engins ferroviaires le plus souvent diesel, parfois électriques (c'est le cas en Suisse), utilisés principalement pour la manœuvre des wagons et la formation des convois. Ils sont aussi...), électriques ou diésels. Si en France, on ne trouvera que des diesels, la Suisse dispose d'une majorité d'engins électriques.

Les services de l'entretien des voies utilisent des Draisines, de petits véhicules capable de déplacer une équipe sur son chantier. On trouvera également à l'entretien des voies une grande variété de matériels spécialisés: désherbeuses, raton-laveur, bourreuses, etc...

Entreprises et réseaux

Aperçu de la répartition des chemins de fer dans le monde (Le mot monde peut désigner :)
Région Longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est...) totale

(km)

dont voie large

(km)

dont voie normale

(km)

dont voie étroite

(km)

Total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". En physique le total n'est pas...) monde 1 115 000 257 500 671 500 186 000
Europe sans la Russie 326 350 62 400 255 300 8 450
Union européenne seule 269 350 34 438 227 205 7 500
Amérique du Nord
yc Mexique
293 050 293 050
Asie (L'Asie est un des cinq continents ou une partie des supercontinents Eurasie ou Afro-Eurasie de la Terre. Il est le plus grand continent (8,6 % de la surface totale terrestre ou 29,4 % des terres...) sans la Russie 235 000 65 000 110 000 60 000
Russie 87 157

plus 30 000 km de
chemins de fer industriels

86 200 957  
Amérique du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) 84 000 28 300 9 500 46 200
Afrique (D’une superficie de 30 221 532 km2 en incluant les îles, l’Afrique est un continent couvrant 6 % de la surface terrestre et 20,3 % de la surface des terres émergées. Avec une...) env. 80 000

dont 21 000 km en
Afrique du Sud

env. 60 000
Australie (L’Australie (officiellement Commonwealth d’Australie) est un pays de l’hémisphère Sud dont la superficie couvre la plus grande partie de...) 54 652 5 434 34 110 14 895
  • Quelques gestionnaires de l'infrastructure
    • Network Rail (Network Rail est une société privée britannique qui est propriétaire du réseau ferroviaire des ex-British Railways (le réseau national britannique) dont...) (Grande-Bretagne)
    • Infrabel (Infrabel est le gestionnaire du réseau ferré belge. Il est en activité depuis le 1er janvier 2005.) (Belgique)
    • RFF (Réseau ferré de France (RFF) est un établissement public à caractère industriel et commercial (Epic) français créé en 1997. Il est chargé de l'entretien, du développement, de la cohérence et de...) (France)
    • RFI (Italie)
    • adif (Espagne)
    • Eurotunnel (Le Groupe Eurotunnel est une société privée franco-britannique, qui est concessionnaire pour quatre-vingt dix neuf ans de l'infrastructure du tunnel sous la Manche. Elle est l'un des...) (Eurotunnel gère l'infrastructure du tunnel (Un tunnel est une galerie souterraine livrant passage à une voie de communication (chemin de fer, canal, route, chemin piétonnier). Sont apparentés aux...) sous la Manche et est en même temps l'exploitant des navettes pour camions et automobiles)
    • Banedanmark (Banedanmark, créé le 1er mars 2004, est l'organisme chargé de géré le réseau ferroviaire du Danemark.) (Danemark)
    • Refer (Portugal)
  • Quelques entreprises ferroviaires (exploitants)
    • Europe
      • CFF (Suisse)
      • CFL (Luxembourg)
      • Die Bahn (Allemagne)
      • NS (Pays-Bas)
      • ÖBB (Autriche)
      • Renfe (Le Renfe est la société nationale d'exploitation des chemins de fer espagnols. Il fut crée en 1941. Le mot est l'acronyme de Red nacional de los ferrocarriles españoles (réseau national...) (Espagne)
      • SNCF (La Société nationale des chemins de fer français (SNCF) est l'une des principales entreprises publiques françaises. Elle exerce une double...) (France)
      • SNCB (Belgique)
      • Trenitalia (Trenitalia est une entreprise ferroviaire italienne, filiale à 100 % du groupe d'État FS (Ferrovie dello Stato). Elle est née le 1er juin 2000 d'une réorganisation du groupe FS qui a filialisé ses...) (Italie)
      • CP (Portugal)
    • Amérique du Nord
      • BNSF
      • Canadien National (Le Canadien National (CN) (officiellement : Compagnie des chemins de fer nationaux du Canada) est l'une des deux grandes compagnies de chemin de fer du Canada, dont le réseau, par suite de l'absorption de diverses compagnies américaines...)
      • Union Pacific (L'Union Pacific Railroad Company (abrégée Union Pacifique), filiale de Union Pacific Corporation, est l'une des sept compagnies de chemin de fer de classe 1 aux États-Unis. Elle a été fondée en 1862.)
    • Asie
      • Transport au Japon
      • Shinkansen (Le Shinkansen est le réseau ferroviaire japonais de lignes à grande vitesse, sur lequel ont circulé les premiers trains à grande vitesse du monde.) Train à grande vitesse
    • Afrique
      • ONCF (office national des chemins de fer du maroc)
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