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Le Train à Grande Vitesse (TGV) : L’Épopée de la Vitesse Ferroviaire Française ⚡
Le Train à Grande Vitesse (TGV) est un sigle et une marque déposée de la Société nationale des chemins de fer français (SNCF) désignant un ensemble de rames automotrices conçues pour circuler à des vitesses très élevées sur des lignes spécialement aménagées, appelées lignes à grande vitesse (LGV). Le TGV, de conception principalement française, est propulsé par des moteurs électriques alimentés par caténaire. Il s’est imposé comme un fleuron de l’ingénierie nationale et un acteur majeur du transport de voyageurs en France et en Europe.
Aujourd’hui, ces trains roulent couramment à des vitesses de croisière allant de 270 à 320 km/h en fonction des LGV empruntées. Depuis sa mise en service inaugurale en 1981, la France a développé un vaste réseau de LGV atteignant 2 700 km en juillet 2018, ce qui en fait le quatrième réseau mondial par sa taille, après ceux de la Chine, du Japon et de l’Espagne.
1. Les Origines d’une Révolution (1966-1971) 🛤️
L’idée de concevoir un train capable de relier les principales métropoles françaises à très grande vitesse émerge au cours de l’été 1966. La France s’inspirait alors des initiatives étrangères, notamment le Japon qui avait inauguré le premier train à grande vitesse au monde, le Shinkansen, en 1964, reliant Tokyo à Osaka, et les chemins de fer italiens (FS) qui avaient déjà mis en service les rames ETR 200 atteignant 200 km/h dès 1936.
1.1 Contexte et Compétition (Automobile, Avion, Aérotrain) 🚗✈️
À l’époque de la genèse du projet TGV, la SNCF faisait face à une baisse inéluctable de la fréquentation de ses trains. Pour regagner des parts de marché et concurrencer efficacement l’automobile et l’avion, une augmentation significative de la vitesse des liaisons s’imposait comme la solution.
Cette période était caractérisée par une forte effervescence technologique et une concurrence interne entre différentes approches de la grande vitesse. La SNCF était notamment stimulée par les expérimentations du projet Aérotrain, qui reposait sur une technologie radicalement différente, utilisant le coussin d’air au lieu du contact roue/rail classique. Parallèlement, la SNCF testait des turbotrains légers, avec le prototype TGS dès 1967, suivi des ETG qui entrèrent en service commercial en mars 1971.
1.2 Le Projet « C03 » et les Premières Orientations 🧭
Le 1er août 1966, la SNCF crée un service de recherche dédié, lançant l’étude « possibilités ferroviaires à très grande vitesse sur infrastructures nouvelles », baptisée projet « C03 ». Ce projet se distinguait par deux grandes innovations :
- L’idée de créer des lignes entièrement nouvelles (LGV).
- L’accent mis sur la qualité de service et la tarification, rompant avec la politique précédente de la SNCF qui se concentrait prioritairement sur la réduction des coûts.
Après avoir été soumis aux pouvoirs publics en 1969, le projet C03 est officiellement adopté par un comité interministériel le 25 mars 1971. Cependant, l’existence parallèle et compétitive du projet d’aérotrain maintenait le doute quant à l’issue finale des opérations.
Initialement, le TGV fut envisagé comme étant mû par des turbines à combustion. Ce choix technique était privilégié en raison de la petite taille des turbines, de leur puissance massique élevée et de leur capacité à délivrer une puissance importante sur une longue durée.
2. De la Turbine à l’Électricité : Les Choix Techniques Majeurs 💡
2.1 Le Prototype TGV 001 : L’Héritier Turbotrain 🚄
La phase d’essais débuta concrètement avec la construction du premier prototype TGV 001, qui sortit des ateliers Alsthom de Belfort le 25 octobre 1971. Le TGV 001 fut la seule rame de ce type construite, une seconde ayant été annulée pour des raisons budgétaires.
Présenté dès le 23 mars 1971, ce « turbotrain à grande vitesse » était la troisième génération des turbotrains à turbine à gaz (après les ETG et RTG) qui circulaient avec succès à 160 km/h sur la ligne Paris-Caen-Cherbourg depuis mars 1970. Le TGV 001 était motorisé par quatre turbines à gaz d’hélicoptère, qui entraînaient des alternateurs fournissant l’énergie électrique aux moteurs de traction.
Les essais du TGV 001 commencèrent le 4 avril 1972 sur la ligne de la plaine d’Alsace, fournissant des enseignements cruciaux dans les domaines du freinage à haute vitesse, de l’aérodynamisme et de la signalisation. Dès le printemps 1972, il atteignit 220 km/h, puis pulvérisa le record du monde de vitesse ferroviaire en traction thermique à l’été 1972, atteignant 318 km/h.
Le design caractéristique du TGV, tant à l’intérieur qu’à l’extérieur (y compris le nez distinctif des motrices), fut l’œuvre du designer français Jacques Cooper, un style qui marqua les générations de matériel roulant suivantes.
Aujourd’hui, deux motrices du TGV 001 sont exposées publiquement : l’une près de Belfort (le long de l’A36) et l’autre à Bischheim, près de Strasbourg (le long de l’A4).
2.2 Le Tournant Électrique de 1973 ⚡
La crise pétrolière de 1973 joua un rôle déterminant en renforçant l’attractivité du TGV face à l’avion. À la suite de la flambée des prix de l’énergie, le choix stratégique fut opéré de passer de la turbine à combustion à la traction électrique, utilisant l’acheminement du courant par caténaires et le captage par pantographe.
Cette décision, prise lors d’un conseil ministériel consacré aux économies d’énergie en mars 1974, fut à la fois politique, technique et économique. Bien que le coût d’une rame électrique fût initialement environ 10 % plus élevé qu’une rame à turbines (pour une capacité moindre, sans compter les coûts d’installations fixes), le coût de l’énergie pour la traction ne représentait qu’environ 5 % du total.
2.3 Zébulon et l’Innovation des Bogies 🔬
Le passage à la traction électrique nécessita la reprise du programme de recherches et d’essais. En 1974, la SNCF transforma une automotrice Z 7100 pour créer le prototype Z 7001, surnommé Zébulon.
Zébulon fut fondamental pour tester plusieurs innovations essentielles pour le TGV futur, notamment :
- Les moteurs de traction suspendus à la caisse, ce qui a permis d’alléger les masses non suspendues des bogies de 2,95 tonnes et de réduire ainsi les efforts exercés sur la voie.
- De nouvelles dispositions pour la suspension et le freinage.
Zébulon parcourut près d’un million de kilomètres en marches d’essais, validant les choix techniques de base du futur TGV électrique.
Le principe de la construction d’une ligne reliant Paris et Lyon en moins de deux heures, pour un coût jugé rentable, fut décidé le 26 mars 1971. Malgré les doutes du ministre de l’aménagement du territoire, Olivier Guichard, qui suggérait des liaisons aériennes ou l’aérotrain, le lancement du projet fut confirmé par le président Georges Pompidou en 1974, et le Premier ministre Pierre Messmer décida l’engagement de la construction de la première ligne, la LGV Sud-Est (LN1), le 5 mars 1974.
3. Le Déploiement et l’Exploitation Commerciale 🇫🇷
3.1 La LGV Sud-Est : La Naissance du TGV 🚀
La mise en service commerciale du TGV ouvrit au public le 27 septembre 1981 entre Paris et Lyon, ainsi qu’entre Paris et Genève. Avec cette inauguration, la France entrait dans l’histoire ferroviaire à grande vitesse, 17 ans après le Japon et son Shinkansen.
Initialement, entre septembre 1981 et septembre 1983, seule la partie sud de la LGV Sud-Est (entre Sathonay et Saint-Florentin) était utilisée pour la grande vitesse, le tronçon nord s’effectuant encore sur les voies classiques PLM. L’ouverture complète de la LGV entre Lieusaint et Sathonay n’eut lieu qu’à partir du service d’hiver 1983.
La réduction spectaculaire du temps de parcours entre Paris et Lyon (due en partie au tracé plus direct de la nouvelle ligne, qui ramenait la distance de 512 à 426 kilomètres) permit au rail de capter de nouvelles parts de marché, principalement au détriment de l’automobile et de l’avion.
L’innovation du TGV n’était pas uniquement technique, mais aussi commerciale : l’instauration de la réservation obligatoire garantissait un coefficient de remplissage très élevé, même aux heures creuses, ce qu’une simple tarification calendaire ne permettait pas.
3.2 L’Expansion du Réseau et les Partenariats Internationaux 🌍
Depuis 1981, le réseau TGV s’est étendu, reliant de nombreuses villes françaises via de nouvelles lignes vers le sud, l’ouest, le nord et l’est de la France.
Le TGV dessert aujourd’hui plus de 190 gares en France et plus d’une trentaine dans les pays limitrophes. Il est exploité dans le cadre de partenariats commerciaux internationaux :
- Allemagne : Via la marque « DB SNCF en coopération » (gérée par Alleo).
- Belgique et Pays-Bas : Soit par la SNCF elle-même (pour des liaisons province-Bruxelles), soit par des entreprises filiales (Eurostar, ex-Thalys).
- Royaume-Uni : Sous la marque Eurostar.
- Suisse : Sous la marque Lyria, desservant Genève (depuis 1981), Lausanne (1984), Berne (1987), Bâle et Zurich (depuis 2007).
- Italie : Sous la marque Artesia.
- Espagne.
Bien que le réseau LGV atteignait environ 2 037 km en décembre 2011, de nombreuses dessertes TGV continuent d’emprunter les lignes classiques sur une partie de leur parcours, y compris dans les pays voisins.
3.3 Marques Commerciales et Identité Visuelle 🎨
Le sigle TGV, qui signifiait à l’origine « Turbotrain à Grande Vitesse » (pour le TGV 001), a évolué vers l’usage courant de « Train à Grande Vitesse » et est désormais une marque déposée de la SNCF.
Évolution des Logos et Identités :
| Période | Caractéristique | Slogan/Remarques | Source |
|---|---|---|---|
| Années 1980 | Premier logo | ||
| Années 1990 | Deuxième logotype | ||
| 2000 à juillet 2012 | Troisième logo, aspect métallisé | Évoque la fluidité, la vitesse et la puissance. Inversement, il peut ironiquement faire penser à un escargot, contrastant avec le slogan « Prenez le temps d’aller vite ». | |
| Depuis juillet 2012 | Identité visuelle sans logo spécifique TGV | Utilisée aussi pour Transilien et Intercités. | |
| Depuis juillet 2017 | TGV inOui | Nom commercial destiné à s’étendre à toutes les relations TGV classiques d’ici 2020, inauguré par la liaison Paris-Bordeaux-Toulouse. | |
| Ouigo | Logo et couleurs spécifiques pour le service à bas coûts. Rames de la série 700. |
4. Anatomie d’un Exploit : Ingénierie et Conception du TGV ⚙️
Les TGV sont construits en grande partie par la société Alstom en France, avec la contribution de Bombardier Transport pour la modernisation des intérieurs. Les motrices sont notamment fabriquées à Belfort, les remorques à Aytré, la traction à Tarbes, et les bogies au Creusot.
Un TGV standard est généralement composé de deux locomotives (motrices) indépendantes, encadrant une rame articulée de huit à dix voitures.
4.1 L’Innovation du Bogie Jacobs et la Sécurité 🔒
La caractéristique technique majeure des rames TGV, par rapport à leurs homologues japonais (Shinkansen) ou allemands (ICE), est leur architecture articulée utilisant le bogie Jacobs.
Principe du Bogie Jacobs : Deux caisses adjacentes s’appuient sur un bogie commun. Un dispositif original permet de solidariser les deux caisses avec amortissement, tout en conservant une possibilité de mouvement relatif.
Cette disposition présente des avantages multiples :
- Sécurité : La rame articulée est rigide en torsion, ce qui lui permet de mieux résister en cas de déraillement qu’un train classique, qui a tendance à se désarticuler.
- Consommation énergétique : Diminution du nombre d’essieux, abaissement du centre de gravité de la rame et réduction du maître-couple.
- Confort : Aucun voyageur n’est assis au niveau des essieux, et l’amortissement entre les caisses limite la transmission des vibrations.
L’inconvénient principal est que le poids de chaque caisse repose sur seulement deux essieux, compliquant le respect de la limite de 17 tonnes de charge à l’essieu, un défi résolu lors de la conception du TGV Duplex. De plus, l’entretien est complexifié, car il faut des installations de levage capables de soulever une rame entière d’environ 400 tonnes.
Il est possible de coupler deux rames en unité multiple pour doubler la capacité de transport, atteignant ainsi une longueur maximale de 400 mètres (ou 475 m pour le TGV Atlantique).
4.2 Évolution de la Motorisation ⚡
La motorisation électrique a connu plusieurs phases d’évolution technique au sein de la flotte TGV :
| Type de Moteur | Rame TGV | Caractéristiques | Avantages Clés | Source |
|---|---|---|---|---|
| Courant continu | TGV Sud-Est (SE) | 12 moteurs de 535 kW | Premier type de motorisation électrique. | |
| Synchrone | TGV Atlantique (A) | Huit moteurs de 1 100 kW (1 450 kg). Utilisation d’onduleurs de courant à thyristor. | Plus léger et simple à puissance égale (0,759 kW/kg contre 0,343 kW/kg pour le SE) ; couple au démarrage élevé ; amélioration du facteur de puissance (supérieur à 0,95). Plus coûteux et exige plus d’entretien que l’asynchrone. | |
| Asynchrone | Eurostar (TMST), TGV POS, Duplex Dasye, Euroduplex (2N2) | Huit moteurs de 1 160 kW (1 350 kg). Utilisation d’onduleurs de tension à IGBT. | A supplanté le moteur synchrone dès le milieu des années 1990 grâce aux progrès de l’électronique de puissance. Puissance massique : 0,859 kW/kg. | |
| Synchrone à aimants permanents | AGV (Automotrice à Grande Vitesse) | 900 kW pour 768 kg. | Puissance massique de 1,17 kW/kg, marquant une nouvelle étape technologique. |
4.3 Les Différentes Générations de Rames 🚆
Les TGV se déclinent en plusieurs générations adaptées à différents besoins et réseaux :
- TGV Sud-Est (SE) : Construits entre 1978 et 1985. Limités initialement à 270 km/h, certains furent rénovés pour atteindre 300 km/h. Initialement orange, ils ont changé de livrée (bleu/argent, puis Carmillon). La rame 16 fut celle du record de 380 km/h en 1981. Ils sont retirés du service depuis 2012, les dernières circulations ayant cessé début 2020.
- TGV Postal : Dérivés des TGV SE, peints en jaune La Poste et utilisés pour le transport de 88 tonnes de courrier, colis et presse à 270 km/h entre 2015 et 2015, date de leur retrait.
- TGV Atlantique (A) : Construits entre 1988 et 1992 pour la LGV Atlantique. Aptes à 300 km/h, plus longs que les autres TGV (237 m contre 200 m). La mise à la retraite a commencé en 2015, mais les rames restantes sont progressivement rénovées en livrée Carmillon (TGV inOui).
- TGV Réseau : Construits entre 1992 et 1996 pour la LGV Nord. Aptes à 320 km/h. Existent en versions bicourant et tricourant (rames PBA, pour Paris-Bruxelles-Amsterdam).
- TGV TMST (Eurostar) : Construits pour le tunnel sous la Manche (1993-1996). Moins larges pour respecter le gabarit britannique, ils sont limités à 300 km/h en service commercial. Remplacés progressivement par les Eurostar E320 (Siemens Velaro).
- TGV PBKA (Thalys) : Construits dans les années 1990 pour Paris, Bruxelles, Köln, Amsterdam. Aptes à 320 km/h, compatibles avec quatre types de courants et sept systèmes de sécurité ferroviaire différents.
- TGV Duplex (À deux niveaux) : Introduits pour répondre à l’augmentation du trafic sur le réseau Sud-Est.
- Duplex (1ère génération) : Construits entre 1995 et 2006. Motrices et remorques peuvent être transformées en Néo-Duplex.
- TGV Réseau Duplex : Non considérés comme une génération distincte. Composés de motrices TGV Réseau et de remorques Duplex de première génération.
- TGV Dasye : Deuxième génération de Duplex (2008-2012). Les rames Ouigo utilisent des motrices Dasye et des voitures Duplex rénovées.
- TGV Euroduplex (2N2) : Troisième génération, en fabrication depuis 2011. Elles assurent des liaisons vers l’Allemagne, la Suisse et l’Espagne. Les rames L’Océane (RGV 2N2-3UFC) circulent vers la Nouvelle-Aquitaine et l’Occitanie depuis l’ouverture de la LGV SEA en 2017.
- TGV POS : Construits dans les années 2000 pour la LGV Est. La rame 4402 fut celle utilisée pour le record absolu de 2007. Elles sont tricourant et compatibles avec les systèmes de sécurité allemand (PZB, LZB) et suisse (ZUB).
- TGV M (Modulable) : Officiellement présenté en mai 2021. Ce modèle sera livré entre 2025 et 2031. Il est conçu pour être plus économe en énergie et permet de modifier la composition de la rame (ajout ou retrait de voitures) et l’aménagement intérieur.
5. La Conquête des Records Mondiaux 🏆
Le TGV a marqué l’histoire ferroviaire en battant quatre records mondiaux de vitesse sur rail, qui sont toujours détenus par la technologie française.
5.1 Des Premiers Essais aux 380 km/h 💨
Le premier record de vitesse fut établi par le prototype TGV 001 à traction thermique, atteignant 318 km/h à l’été 1972, établissant ainsi un record mondial pour une rame automotrice à traction thermique.
Le premier record en traction électrique, qui fut également largement médiatisé, fut battu le 26 février 1981, lorsque la rame TGV n° 16 atteignit 380 km/h sur la LGV Sud-Est.
Ce record avait un double objectif :
- Rassurer les futurs voyageurs sur la sécurité des 260 km/h de vitesse commerciale.
- Démontrer l’élargissement possible du transport ferroviaire par rapport à l’aérien, en insistant sur le confort, la sécurité, la rapidité, et la faible consommation d’énergie.
Après que le train allemand ICE-V eut brièvement établi un nouveau record officieux de 406,9 km/h en mai 1988, la SNCF le dépassa officieusement avec la rame TGV PSE 88 qui atteignit 408,4 km/h en décembre 1988.
5.2 Le Record Absolu du V150 (574,8 km/h) 🚀
Le 18 mai 1990, le TGV Atlantique (rame d’essai n° 325, raccourcie à trois caisses intermédiaires) établit un record mondial de vitesse homologué à 515,3 km/h sur la LGV Atlantique.
Cependant, le record le plus célèbre et toujours actuel fut atteint le 3 avril 2007 sur la LGV Est européenne. La SNCF battit son propre record en faisant rouler la rame d’essais 4402 à une vitesse de 574,8 km/h (soit 159,4 m/s, correspondant à Mach 0,47).
Cet exploit s’inscrivait dans le cadre du programme « V150 » (visant à dépasser 150 m/s ou 540 km/h). La rame V150 était spécifiquement préparée :
- Elle était constituée des deux motrices du TGV POS n° 4402 encadrant les deux remorques d’extrémité du TGV Duplex n° 618.
- Sa puissance avait été doublée par rapport à un TGV classique (atteignant 19,6 MW, soit environ 26 600 ch, contre 9,3 MW pour un TGV standard).
- Elle était équipée de roues d’un diamètre accru et la voiture centrale était munie de bogies motorisés issus de la future AGV.
5.3 Records de Distance et de Durée ⏱️
Le TGV détient également des records de performance sur de longues distances :
- Record de vitesse moyenne sur longue distance : Le 26 mai 2001, lors de l’inauguration de la LGV Méditerranée, la rame Réseau n° 531 (opération Sardine) parcourut Calais-Marseille (1 067 km) en 3 heures et 29 minutes, soit une vitesse moyenne de 306,3 km/h.
- Record de plus longue distance sans arrêt : Le 17 mai 2006, une rame TGV TMST d’Eurostar transporta l’équipe du film Da Vinci Code de Londres à Cannes, couvrant 1 421 km en 7 heures et 25 minutes (moyenne de 191,6 km/h).
6. Une Vitrine Technologique et un Enjeu National 🌐
6.1 Un Enjeu National 🇫🇷
À l’instar du Minitel, du Concorde, ou d’Ariane, le TGV est considéré comme l’un des « grands projets » nationaux français. Il est fortement associé à l’État et aux grands corps d’ingénieurs, caractérisé par une intégration verticale forte, où la Recherche et Développement est majoritairement internalisée.
Ces technologies servent de vitrines de savoir-faire exportables, comme l’a souligné le président Jacques Chirac en 2007 : « Le TGV-Est, c’est une réussite industrielle majeure. C’est une admirable démonstration des capacités de la France en matière de recherche, de développement et d’innovation ».
Des dérivés du matériel roulant TGV ont d’ailleurs été spécifiquement conçus pour être mis en service en Espagne (AVE S-100, S-101), en Corée du Sud (KTX-I, dérivé du TGV Atlantique avec transfert partiel de technologie), au Maroc et aux États-Unis (Acela Express, motorisé par Alstom et construit par Bombardier).
6.2 Impact Socio-Économique et Critiques ⚖️
L’arrivée du TGV a eu un impact profond sur l’aménagement du territoire, mais a également suscité des critiques.
Avantages et Usagers :
Le TGV a permis au rail de gagner de nouvelles parts de marché. Les TGV sont particulièrement utilisés par les professionnels (30 % des voyages) et les ménages aisés, les cadres et leurs familles représentant 56 % des voyageurs, alors qu’ils ne forment que 28 % de la population française. Pour ces catégories, le TGV remplace souvent l’avion.
La SNCF avance que les TGV français sont en moyenne 30 % moins chers que leurs équivalents en Espagne ou en Allemagne, et environ 50 % moins chers que le Shinkansen japonais. Afin de démocratiser l’accès à la grande vitesse, la SNCF a développé l’offre à bas coût Ouigo à partir du printemps 2013.
Les Critiques (Effet Tunnel et Tarification) :
Le TGV est perçu comme un facteur de « déséquilibre » partiel car il ne dessert que les grands pôles, désavantageant les zones rurales par un « effet tunnel ».
- Le TGV a entraîné une hausse des prix de 30 % en moyenne par rapport aux liaisons classiques qu’il a remplacées, et contrairement au modèle allemand, il n’existe généralement pas d’alternative ferroviaire commode au TGV sur les liaisons qu’il dessert.
- Les critiques ont aussi porté sur le confort en deuxième classe, jugé inférieur aux anciennes rames Corail, notamment en raison de la diminution du pas (distance entre les sièges), d’un rembourrage moins épais, et de l’existence de places aveugles près des montants de fenêtre.
Malgré ces points, le confort acoustique est considéré comme très bon, le niveau de bruit moyen à 300 km/h n’atteignant que 64 dB(A) aux meilleures places (chiffre nettement inférieur à celui de certains vieux Shinkansen ou d’un avion de ligne).
6.3 L’Avenir : Le TGV M (Modulable) ♻️
Le futur du TGV français réside dans la nouvelle génération, le TGV M, dont la première motrice d’essai a été officiellement présentée en mai 2021. Ce train est commandé à Alstom et sera livré entre 2025 et 2031, ciblant d’abord les liaisons vers le sud-est de la France.
Le « M » signifie modulable, désignant la capacité de modifier la composition de la rame en retirant ou ajoutant des voitures, et d’adapter l’aménagement intérieur en fonction des besoins. Le TGV M, dont le coût d’une rame est estimé à 27 millions d’euros, a été conçu pour être plus économe en énergie. En avril 2024, la SNCF a présenté la livrée commerciale du TGV M, qui sera désigné comme « TGV INOUI 2025 ».
