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 par une fixation sur des traverses, reposant sur du ballast.
Une voie en impasse se termine par un heurtoir (généralement improprement appelé buttoir). Selon les pays et les voies, elles sont publiques ou privées. Leur gestion peut être sous-traitée ou assurée en régie. Des voies spéciales sont consacrées aux trains à grande vitesse (TGV).

Les changements de voies se font généralement par des aiguilles (ou aiguillages): un train ne choisit pas sa direction, à de rares exceptions près. Les ponts-tournants sont utilisés pour le garage des locomotives dans des rotondes.

Les voies sont classées en plusieurs grandes catégories, chacune sous-entendant une vitesse maximale et une charge à l'essieu. On distingue ainsi :

• les voies principales, affectées à la circulation des trains,
• les voies de service, affectées aux manœuvres, qui peuvent être d'anciennes voies principales déclassées,
• les voies de garage, affectées au stationnement du matériel roulant.

La distinction entre les voies de service et de garage n'est pas toujours évidente. Ces voies peuvent faire partie de réseaux plus globaux incluant le ferroutage, dans le cadre de la transmodablité des transports.

La construction, le fonctionnement, l'entretien et la fin de vie des voies ferrées posent des problèmes environnementaux, même s'ils sont reconnus bien moindres que ceux posés par les routes et autoroutes.

Les paramètres principaux qui caractérisent une voie ferrée sont :

• le type de rail utilisé (poids, longueur, section),
• le mode de pose des rails sur les traverses,
• l'écartement des rails, et les tolérances admises,
• le type et la densité des traverses,
• le tracé en long (rayons de courbure et dévers),
• le tracé en profil (pente ou rampe),
• le support (ballast ou béton),
• la charge admise par mètre courant.
• la vitesse des trains (cf. voies TGV)

Il existe plusieurs normes d'écartement des rails :

• Voie normale : 1435 mm. C'est la norme la plus répandue dans le monde (elle fut créée en Angleterre : 4 pieds, 8 1/2 pouces.).
• Voie de 1067 mm. C'est la norme (sauf pour le Shinkansen) au Japon, en Nouvelle-Zélande, Queensland (Australie), Afrique du Sud, Indonésie.
• Voie métrique : 1000 mm. Souvent utilisée dans les chemins de fer de montagne.
• Voie étroite : Écartement inférieur à 1 m (souvent 600 mm). Utilisé notamment dans les chemins de fer industriels.
• Voie large :
• 1520/1524 mm (Russie et les autres pays de la Communauté des États indépendants, Finlande et les Pays baltes),
• 1600 mm (Irlande, Brésil, Victoria et Australie méridionale)
• 1668 mm (Espagne et Portugal),
• 1676 mm (Inde, Pakistan, Bangladesh, Sri Lanka, Argentine, Chili).

Voir l'article écartement des rails pour plus d'information.

Une ligne ferroviaire peut être constituée d'une seule voie : on parle dans ce cas de « voie unique » ou souvent de deux voies : ligne à double voie, plus rarement trois voies ou plus.

Autres paramètres qui caractérisent une ligne ferroviaire, outre le type de voie  :

• le gabarit,
• le système de signalisation.

Si c'est une ligne électrifiée, les caractéristiques propres au système d'alimentation électrique :

• type de caténaire,
• hauteur de la caténaire,
• type de courant (continu, alternatif, tension, fréquence).

Ces caractéristiques détermineront notamment la vitesse limite autorisée sur la ligne et le poids total remorquable, fonction également des caractéristiques du matériel roulant.

L'ensemble de ces paramètres doivent être pris en compte pour assurer l'interopérabilité des réseaux ferroviaires.

Il faut noter, pour ce qui concerne le réseau ferré français, des différences notables avec les réseaux voisins, outre la diversité des systèmes de signalisation :

• avec la péninsule Ibérique, différence d'écartement des rails,
• avec la Grande-Bretagne, différence de gabarit,
• avec l'Allemagne, différence de courant de traction (15000 V 16 2/3 Hz en Allemagne, 25000 V 50 Hz ou continu 1500 V en France)
• avec la Belgique, différence de courant de traction (3000 V = en Belgique et 25000 V ~ 50Hz sur les LGV et quelques lignes.)

les voies ferrées privées reliant des usines ou sites industriels (miniers, carbochimie, pétrochimie, etc) était parfois appelées cavaliers.

Le gestionnaire de la voie doit veiller à ce que la végétation ne l'endommage pas, que les feuilles mortes ne s'accumulent pas sur les rails (car elles interdisent une bonne accroche de la roue sur le rail, nuisant à l'accélération comme au freinage). Très localement, pour ne pas polluer les nappes (autour des zones de Vittel ou Evian en France par exemple), des voies peuvent être désherbées thermiquement, au lieu d'avec des épangages de pesticides désherbants. Une gestion adaptée et plus respectueuse de l'environnement permettrait de conférer aux abords de la voie ferrée un rôle plus important de corridor biologique. C'est le long des voies que des animaux tels qu'hérissons ou écureuil peuvent encore entrer en ville. Les voies qui traversent des canaux ou des autoroutes sont parfois empruntées (de nuit en général) par des grands mammifères tels que sangliers ou chevreuils.

Le rail est reconnu comme l'un des modes de transports les plus intéressants en matière de développement durable et de sécurité. Il pose néanmoins certains problèmes d'environnement que sont par exemple :

• le bruit et les vibrations
• le désherbage chimique des voies
• la gestion de sites anciennement pollués par la créosote, des désherbants, des hydrocarbures, ou des séquelles de guerre.
• une contribution à la fragmentation écologique des écosystèmes et des [Dynamique des population|populations]] animales et donc végétales (car nombre de propagules végétales doivent être transportées, voire partiellement digérées par des animaux pour assurer la dispersion, le mélange et l’évolution des individus et des gènes au sein de l’espèce et dans le territoire). Cette contribution est mineure dans le cas des trains classiques (et bien moindre que pour les routes), mais elle est majeure pour les TGV, car :

- si leur double clôture protège les trains des collisions avec les grands mammifères, elles constituent aussi une barrière étanche à la circulation de nombreux animaux.

- le micro-climat qui s'établit sur les ballast non végétalisé (pas d'évapotranspiration), et très drainants s'oppose aussi à leur traversée par nombre d'espèces.

- L’effet de souffle et de brutale surpression/dépression au passage des trains à plus de 200 km/h peut choquer ou blesser mortellement de nombreuses espèces, même à 1 m ou plus de la voie.

Les mesures conservatoires et compensatoires étant coûteuse, elles n'ont souvent pas été prévues ou mises en place sur les premières voies TGV. Et elles restent très rares sur les voies récentes, qui par ailleurs, comme les voies routières peuvent induire des remembrements aux conséquences encore plus négatives sur l'Environnement. Pour fortement réduire la fragmenation par les voies TGV, il faudrait des voies beaucoup plus « transparentes » à la circulation de la flore et de la faune (écoducs plus nombreux et plus larges, et correctement positionnés, avec plus de passages en viaduc et tunnels). Et lorsque l’occasion s’en présente de nouveaux écoducs devraient être construits là où les écologues le jugeront pertinent sur les voies actuelles (Cf. notice annexée au Schéma de service collectif « Espaces Naturels et Ruraux » / IFEN, suite à la Loi d’orientation et d’aménagement durable du Territoire, qui prévoit ce type de solutions dans les régions particulièrement fragmentée par les infrastructures de transport).