Chemin de fer - Définition et Explications

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Economie du transport ferroviaire

Caractéristiques économiques générales

  • Transport collectif : le chemin de fer est par définition 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 (Un service public est une activité considérée comme étant d'intérêt général. Cette notion...). D'autre part l'influence sur l'urbanisme (L’urbanisme est à la fois un champ disciplinaire et un champ professionnel recouvrant...) 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...).
  • 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...) et plus encore les lignes à grande vitesse (On distingue :) 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 (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) 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...) des réseaux.

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...) totale

(km)

dont voie large (Dans le domaine du chemin de fer, la voie large se caractérise par un écartement des rails...)

(km)

dont voie normale

(km)

dont voie étroite (Les chemins de fer à voie étroite sont des voies ferrées dont l'écartement des rails est...)

(km)

Total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un...) monde 1 115 000 257 500 671 500 186 000
Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un...) sans la Russie 326 350 62 400 255 300 8 450
Union européenne seule 269 350 34 438 227 205 7 500
Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et...) du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.)
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...) 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,...) 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...) 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...) (Grande-Bretagne)
    • Infrabel (Infrabel est le gestionnaire du réseau ferré belge. Il est en activité depuis le 1er janvier...) (Belgique)
    • RFF (Réseau ferré de France (RFF) est un établissement public à caractère industriel et commercial...) (France)
    • RFI (Italie)
    • adif (Espagne)
    • Eurotunnel (Le Groupe Eurotunnel est une société privée franco-britannique, qui est concessionnaire pour...) (Eurotunnel gère l'infrastructure du tunnel (Un tunnel est une galerie souterraine livrant passage à une voie de communication (chemin de...) sous la Manche et est en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) l'exploitant des navettes pour camions (Le camion est un véhicule automobile à roues destiné à transporter des marchandises. Le routier...) et automobiles)
    • Banedanmark (Banedanmark, créé le 1er mars 2004, est l'organisme chargé de géré le réseau ferroviaire du...) (Danemark)
    • Refer (Portugal)
  • Quelques entreprises ferroviaires (exploitants)
    • Europe
      • CFF (Suisse)
      • CFL (Luxembourg)
      • Compagnie des chemins de fer russes ou OAO RJD
      • Deutsche 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...), FEVE (Espagne)
      • SNCF (La Société nationale des chemins de fer français (SNCF) est l'une des principales entreprises...) (France)
      • SNCB (Belgique)
      • Trenitalia (Trenitalia est une entreprise ferroviaire italienne, filiale à 100 % du groupe d'État FS...) (Italie)
      • CP, FERTAGUS, TAKARGO RAIL (Un rail (ou lisse en québécois) est une barre d’acier profilée. Deux files...) (Portugal)
    • Amérique du Nord
      • BNSF
      • Canadien National (Le Canadien National (CN) (officiellement : Compagnie des chemins de fer nationaux du Canada)...)
      • VIA Rail Canada (VIA Rail Canada est une société de la Couronne fédérale qui assure le transport ferroviaire de...)
      • Canadien Pacifique (Le Chemin de fer Canadien Pacifique (CFCP) (anglais : Canadian Pacific Railway) est une...)
      • Union Pacific (L'Union Pacific Railroad Company (abrégée Union Pacifique), filiale de Union Pacific Corporation,...)
    • Asie
      • KORAIL (Corée du Sud)
      • Transport au Japon
      • Shinkansen (Le Shinkansen est le réseau ferroviaire japonais de lignes à grande vitesse, sur lequel ont...) Train à grande vitesse (Les trains à grande vitesse sont des trains de voyageurs (le plus souvent, car il existe des TGV...)
    • Afrique
      • ONCF (Maroc)
      • SNTF ( SNTF peut désigner la Société nationale des transports ferroviaires qui gère le trafique...) (Algérie)

Technique

Caractéristiques techniques générales

  • Roulement acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction...) sur acier : la caractéristique fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) du chemin de fer (Le chemin de fer est un système de transport guidé servant au transport de personnes et...) est le roulement acier (roue) sur acier (rail) à faible coefficient (En mathématiques un coefficient est un facteur multiplicatif qui dépend d'un certain...) 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...) normale la marche à vue (Dans les transports terrestres, la marche à vue consiste pour tout conducteur de véhicule à...).
  • Transport guidé : 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...) est possible seulement en certains endroits d'une ligne (gares, évitements circulation), la formation des trains nécessite des manœuvres complexes.
  • Circulation en convoi : les véhicules (wagons et voitures) ne circulent pas isolément comme sur la route (Le mot « route » dérive du latin (via) rupta, littéralement « voie...), mais groupés en convoi, le train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de...), tracté par une locomotive (Une locomotive est un engin moteur, c'est-à-dire se déplaçant par ses propres moyens, utilisé...). 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 (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...) 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,...). 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...) et procurent au chemin de fer un haut niveau de sécurité.

Infrastructures ferroviaires

Les systèmes ferroviaires nécessitent une infrastructure particulière appelée voie ferrée (Une voie ferrée est un chemin de roulement pour les convois ferroviaires, constitué d'une ou...). 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...) est une couche drainante sur laquelle reposent les traverses. Il permet d'affiner la géométrie (La géométrie est la partie des mathématiques qui étudie les figures de l'espace...) de la voie, par exemple pour créer un dévers en courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du...). 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...), manoeuvré soit à pied d'oeuvre soit d'un poste d'aiguillages.

Voie ferrée

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 a 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...).

La distance entre les deux rails de roulement (cas le plus fréquent) est appelée écartement. Elle est mesurée entre les faces internes du rail. L'écartement le plus communément répandu est celui de la voie normale : 1,435 m (standard UIC). Au-delà, on parle de voie large, 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...) et nécessitent des infrastructures spécifiques dès lors qu'ils ne fournissent pas eux-mêmes 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...) ou une perche. Les métros et certains pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue...) (Angleterre) utilisent un troisième rail (Le troisième rail est une technique d'alimentation en énergie électrique d'un système de...) 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...).

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...) 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...) 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....) prennent le train dans une gare (Une gare est d'ordinaire un lieu d'arrêt des trains. Une gare comprend diverses installations qui...) pour descendre dans une autre, 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...) ou sur un embranchement particulier (Un embranchement particulier (ou Installation Terminale Embranchée, ITE) est une installation...). 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...).

Les infrastructures ferroviaire nécessitent un entretien constant. Il s'agit d'opérations diversifiées, dont la nature dépend de la nature de la voie elle-même et des conditions dans lesquelles elle se trouve implantée : déneigement (Le déneigement est un travail consistant à déblayer la neige. Ce travail implique...), Renouvellement Voie Ballast, inspection des ouvrages d'art, désherbage, etc...

Matériel roulant

Les véhicules ferroviaires sont appelés trains. Depuis la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) moitié du XX° siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui...), on a vu apparaître l'expression train à grande vitesse 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...) 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...) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation 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...) à traction diesel est appelée Autorail (Un autorail est un véhicule ferroviaire automoteur destiné au transport de voyageurs. Il est...), à l'exception notable des Turbotrains. Les TGV (Le TGV est une rame automotrice électrique d'origine française apte à circuler à des vitesses...) 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 locotracteurs, électriques ou diesel. Alors qu'en France, on ne trouvera que des diesel, la Suisse dispose d'une majorité d'engins électriques.

Les services de l'entretien des voies utilisent des draisines, de petits véhicules capables 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.

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

VAL-Métro automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la...) léger de Lille

Ainsi, en zone urbaine dense nécessitant une desserte intense, on a eu recours à des métros, parfois souterrains pour limiter l'espace occupé. Ailleurs, des systèmes moins lourds ont été utilisés : VAL - Skytrain (SkyTrain ou Skytrain).

Pour la desserte d'une métropole (Une métropole (du grec mêtêr, mère, et polis, ville) est la ville principale...) entière, le système du Réseau express régional (Un réseau express régional est un réseau ferré de transport en commun desservant une région...) est utilisé. Il s'agit de mettre en place des axes permettant de transporter d'importantes quantités de voyageurs, souvent entre banlieue (La banlieue désigne communément l'espace urbanisé d'une ville qui est situé...) et centre urbain.

Le tramway (Le tramway (ou tram) est une forme de transport en commun urbain ou interurbain circulant sur des...) permet une desserte 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

Par son principe de fonctionnement, un train ne peut pas gravir d'importantes déclivités. Pour compenser cela, 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...). 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...) (funiculaire de Montmartre), il existe des tramways à traction par câble. On concentre ainsi l'équipement de traction en un seul point (Graphie).

Le téléphérique (Un téléphérique (ou téléférique) est un moyen de transport par...) peut être considéré comme un « funiculaire suspendu », dont la voie est constituée par un ou plusieurs câbles porteurs fixes. Cette installation ferroviaire à part entière était d'ailleurs appelée « funiculaire aérien » à ses débuts. Le dictionnaire Flammarion de 1982 définit le téléphérique comme un « type de chemin de fer dont les véhicules circulent sur des câbles aériens faisant office de rails ».

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.

À l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de...), d'autres expérimentations portent (ou ont porté) sur des train gravitationnels, mus par la pesanteur (Le champ de pesanteur (ou plus couramment pesanteur) est un champ attractif auquel sont soumis tous...), 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...) 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...).

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