Pouvons-nous rendre les trains et leurs équipements plus respectueux de l’environnement ? Pour répondre à cette question d’intérêt général, il est nécessaire de réaliser un bilan environnemental tout au long de la vie de l’infrastructure analysée. Ce travail permet aux chercheurs d’identifier les étapes qui nécessitent d’être améliorées. Des résultats de recherche innovants en faveur de l’éco-conception des lignes qui accueillent les trains à grande vitesse.

Des outils d’aide à la décision pour la mise en place des lignes à grande vitesse
Pour réaliser le bilan environnemental des infrastructures de transport, les chercheurs de l’Ifsttar utilisent la méthodologie de l'analyse du cycle de vie (ACV). Elle leur permet d’évaluer complètement le cycle de vie de l'infrastructure, de sa construction, son utilisation, jusqu’à sa maintenance.
Cette démarche préconise l’optimisation des paramètres de conception afin de limiter la consommation de ressources et les impacts environnementaux. Elle indique également que la phase d'utilisation peut avoir un impact important sur l’environnement. Son évaluation doit être suffisamment sensible par rapport aux paramètres de conception. C'est la raison pour laquelle, les chercheurs ont développé un modèle de consommation des TGV. Il permet d’évaluer la consommation d'énergie et les émissions de gaz à effets de serre (GES) liés à la phase d'utilisation des lignes à grande vitesse (LGV). Ce modèle a été validé lors des essais de réception de la LGV Rhin-Rhône.
Avec l'aide de nombreux experts, d’autres modèles ont été testés sur les phases de construction et de maintenance. La méthodologie, appelée PEAM (Project Energy Assessment Method), rassemble l’ensemble de ces modèles. Utilisée sur deux tracés du projet de LGV Montpellier-Perpignan, et en interagissant avec SNCF Réseau, elle permet  d’éclairer les décisions publiques avant leurs choix définitifs.

Optimiser la consommation d’énergie dès la phase de conception

La vitesse requise pour une ligne à grande vitesse est un paramètre de conception sensible. Un TGV ne peut supporter des virages serrés et impose un tracé avec des courbures plus amples. Pour l’adapter au paysage, des constructions sont nécessaires et de fait, entraînent une consommation d’énergie importante.
Par ailleurs, une dissipation majeure de l'énergie des trains à grande vitesse est liée aux efforts aérodynamiques, qui varient en fonction du carré de la vitesse. La consommation, en phase d'utilisation, augmente de manière importante avec ce paramètre. Cependant, si la vitesse est réduite, le temps de parcours va s’accroître modifiant le service rendu à l'usager.
La consommation d'énergie peut être baissée tout en gardant des horaires compatibles. Les scientifiques proposent que les indications sur la marche du train, à destination du conducteur, incluent des objectifs d'éco-conduite. Ces conseils d'accélération, de décélération et d’arrêts doivent être pensés, dès la phase de conception, en lien avec le tracé.

La méthodologie PEAM permet ainsi d’anticiper l’énergie utilisée et l’émission de gaz à effet de serre d’un projet de ligne à grande vitesse. C'est un sujet de recherche actif qui évolue pour prendre en compte de nouveaux indicateurs environnementaux.

Contact : Pierre-Olivier Vandanjon, Département AME, laboratoire Ease

Pierre Olivier Vandanjon, Agnès Jullien, Michel Dauvergne, Véronique Cerezo. Rapport : Livrable phare du Contrat d'Objectifs et de Performances entre l'État et l'Ifsttar (2013-2016) : ACV des projets d’infrastructures route/rail à l’échelle d’un réseau avec prise en compte des paramètres d’éco-conception
BOSQUET, Romain, JULLIEN, Agnès, VANDANJON, Pierre Olivier, DAUVERGNE, Michel, SANCHEZ, Flora, 2014, Eco-design model of a railway: A method for comparing the energy consumption of two project variants, Transportation Research Part D: Transport and Environment, 33, ELSEVIER, pp.111-124, DOI: 10.1016/j.trd.2014.08.003
Romain Bosquet. Modélisation énergétique et identification des trains pour l’écoconception des lignes ferroviaires à grande vitesse. Automatique / Robotique. Université de Nantes, 2015. Français