Un modèle économique à bout de souffle, les effets de la crise sur le pouvoir d’achat des voyageurs, la concurrence de l’aérien, une fréquentation qui régresse ou stagne après une vingtaine d’années de service, des discussions autour d’une éventuelle hausse des vitesses maximales en service régulier et des trains du futur…
Ceci n’est pas une description de la situation actuelle de la grande vitesse ferroviaire à la française, mais celle du Shinkansen dans les années 1980. Lancé dès 1964, ce train japonais qui peut à juste titre revendiquer d’avoir jeté les bases de la grande vitesse moderne, a également été le premier à connaître la crise.
Alors que du 7 au 10 juillet, Tokyo accueille le congrès UIC Highspeed, il est opportun de revenir sur la relance de la grande vitesse japonaise entre la fin des années 1980 et le début des années 1990, mettant en application le thème de cette neuvième édition : « Célébrer le passé, concevoir l’avenir ». Une relance symbolisée par le lancement en 1992 d’un train accéléré baptisé Nozomi, c’est-à-dire « espoir », dont le succès a depuis servi de « locomotive » au Shinkansen. Mais le Nozomi est aussi une vitrine du matériel roulant japonais, dont le renouvellement est aussi rapide que les kilométrages parcourus sont élevés.
En amont de cette relance, il y a surtout eu une série de mesures. Si certaines ont fait école ou pourraient le faire, d’autres sont plus spécifiques au réseau japonais.
La première de ces mesures a été la privatisation par secteurs géographiques du réseau JNR (Japanese National Railways) en 1987. Ce changement de cadre peut sembler être un détail, mais la privatisation a certainement joué un rôle dans les nouvelles orientations de la grande vitesse à la japonaise en faisant entrer de nouveaux membres au RTRI, l’Institut de recherche ferroviaire japonais, qui auparavant ne dépendait que des JNR.
Il faut dire que jusqu’aux années 1980, le matériel roulant japonais à grande vitesse brillait par son conservatisme, restant dans l’ensemble similaire aux premières séries, avec des vitesses plafonnées à 220-230 km/h. Si une telle performance faisait du rail japonais un champion du monde entre 1964 et 1981, le lancement du TGV à 260, puis 270 km/h sur la LGV PSE dans les années 80, puis l’intention affichée de passer à 300 km/h sur la LGV Atlantique, avaient donné un nouvel avantage à la France.
Augmenter la vitesse du Shinkansen ne devenait pas seulement une question de prestige, mais aussi une possibilité de gagner de nouveaux clients, partant du constat qu’au-delà de trois heures de temps de parcours en train, l’avion reprenait la majorité des parts du marché sur une relation donnée. Or le meilleur temps de parcours sur liaison phare Tokyo – Osaka (515 km) était justement de trois heures et pour prendre à l’avion les clients entre Tokyo et des destinations plus lointaines à l’ouest, il était nécessaire de diminuer les temps de parcours.
Le type de train qui allait permettre de franchir le premier pas vers des vitesses plus élevées a été désigné « série 300 ». Un nom qui traduit l’ambition d’arriver à 300 km/h, mais qui dans les faits se traduira plutôt par une vitesse maximale de 270 km/h. De quoi gagner quand même près d’une demi-heure entre Tokyo et Osaka au Nozomi, lorsque ce service sera équipé des rames 300 en 1993.
Avec le recul, la série 300 a été la première à mettre en œuvre une nouvelle philosophie du matériel roulant à grande vitesse : des trains « jetables », au bout de 15-20 ans (après avoir parfois été modernisées à mi-vie) et éventuellement produits en petites séries spécialisés dans les différents types de dessertes.
Plus de vingt ans après la mise en service de la série 300, on dispose ainsi de trains à 260 km/h (E7, W7), 275 km/h (E2), 285 km/h (série 700), 300 km/h ou plus (500, N700 et E5), mini-Shinkansen pour circuler sur lignes classiques à gabarit réduit (E3 et E6), rames deux niveaux (E4) ou rames pour le réseau insulaire de Kyushu (série 800). Entre-temps, plusieurs séries ont même eu le temps de disparaître, telle la série 300 (270 km/h), remplacée par la série N700, tout comme la série 500, mais aussi le mini-Shinkansen série 400 ou les rames à deux niveaux E1.
Un tel rythme de renouvellement ne serait pas possible sans une recherche très active. Entre les dispositifs de captage du courant en forme de poignard, les prototypes aux noms emblématiques (Star 21) ou les aérofreins en forme d’oreilles de Mickey, la recherche japonaise en matière de trains à grande vitesse maîtrise l’art de la communication ! Sans oublier la piste de la sustentation magnétique explorée par le Maglev (voir p. 75), qui a encore battu son record de vitesse à quelques semaines du congrès de l’UIC…
Les résultats de cette politique se reflètent dans la fréquentation du Tokaido (Tokyo – Osaka), la ligne la plus ancienne, qui accueille à elle seule près de la moitié des voyageurs du Shinkansen. Après dix années de croissance ininterrompue, les 118 millions de voyageurs avaient été atteints en 1974, mais sa fréquentation a ensuite stagné entre 90 et 100 millions par an entre 1977 et 1986. De la relance du début des années 1990 à 2004, la fréquentation a atteint un palier autour de 130 millions de voyageurs, avant un redécollage vers les 145 millions de voyageurs annuels depuis la mise en service de la série N700.
Mais rien n’est définitivement gagné : si un maximum historique de fréquentation a été atteint en 2007 avec 353 millions de voyageurs sur l’ensemble du réseau en 2007, le Shinkansen a commencé à souffrir dès l’année suivante de la nouvelle crise. Aujourd’hui, sa fréquentation totale se maintient au-dessus de 300 millions de voyageurs par an, avec pour objectif 320 millions de voyageurs par an une fois ouvert le prolongement vers l’île de Hokkaido. Soit le triple du TGV. Mais la grande vitesse japonaise ne serait plus au premier rang mondial, officiellement dépassée depuis 2011 par les trains à grande vitesse chinois.
Patrick LAVAL
 

Un parc jeune et diversifié

La composition actuelle du parc à grande vitesse japonais, de l’ordre de 460 rames en service, reflète la stratégie de renouvellement rapide des différentes séries, dont certaines très petites :

– série 500 (64 rames en service sur les 144 construites 1995-98)

– série 700 (84 rames en service sur les 91 construites 1997-2006)

– N700 (147 rames construites depuis 2007)

– série 800 (54 rames construites entre 2003 et 2010)

– E2 (39 rames en service sur les 53 construites 1995-2010)
– E3 (20 rames en service sur les 41 construites 1995-2009)
– E4 (24 rames en service sur les 26 construites 1997-2003)
– E5 / H5 (31+4 rames construites depuis 2009)
– E6 (24 rames construites entre 2010 et 2014)
– E7 / W7 (18+11 rames construites entre 2013 et 2015)

Le Shinkansen aujourd’hui

Le réseau japonais à grande vitesse, qui présente la caractéristique d’avoir été étudié pour résister aux phénomènes sismiques, devrait dépasser les 3 000 km l’an prochain. Que de chemin parcouru depuis la mise en service du premier Shinkansen (« nouvelle grande ligne ») sur la ligne du Tokaido ! Et des 220 km/h pratiqués en 1964 sur les 515 km de cette ligne entre Tokyo et Osaka, on est passé à une vitesse maximale de 300 km/h, voire 320 km/h en 2013. Dès le début, le Shinkansen s’est distingué des lignes classiques japonaises par une adoption de la voie normale et d’un gabarit plus généreux qu’en Europe. Prolongeant de 554 km vers l’ouest la première relation, la ligne du Sanyo (1972-75) a été suivie en 1982 par deux lignes reliant Tokyo au Nord-Est et au Nord (Tohoku et Joetsu, de 465 km et 270 km respectivement), puis par l’unification du réseau à grande vitesse par la traversée de Tokyo en 1991 (31 km). La décennie 1990 sera également celle du « Mini-Shinkansen » vers Yamagata et Akita, 276 km de lignes classiques mises à voie normale mais n’autorisant pas de grandes vitesses : pour desservir à la fois ces infrastructures et les lignes à grande vitesse, de nouvelles rames à caisses courtes et petit gabarit ont été étudiées. Simultanément ouvriront les 117 km de la première étape de ligne du Hokuriku (1997) pour les JO de Nagano.
La première décennie du nouveau millénaire a été consacrée à l’unification de l’archipel par le Shinkansen, que ce soit à l’Ouest (ligne insulaire de Kyushu, avec 127 km ouverts en 2004 et connectés en mars 2011 au reste du réseau par un tronçon de 130 km) ou au Nord-Est sur la ligne de Tohoku en 2002 (97 km), puis en décembre 2010 (82 km) jusqu’à Shin Aomori, d’où la voie normale gagne l’île de Hokkaido depuis l’hiver dernier (le premier Shinkansen y a circulé en mai 2015, mais les services réguliers ne démarreront que l’an prochain). Pour ce faire, il a fallu emprunter le tunnel du Seikan, actuellement le plus long du monde avec 53,8 km et parcouru jusqu’à présent par des trains classiques pour voie de 1,067 m, l’écartement classique au Japon. Un autre prolongement, celui de la ligne de Nagano vers Kanazawa (deuxième étape de la ligne du Hokuriku), au nord-ouest de Tokyo, a été mis en service en mars dernier. Il a pour particularité d’être exploité conjointement par deux compagnies : JR East et JR West.
En effet, depuis l’éclatement du réseau ferré japonais en 1987, les différentes lignes du Shinkansen sont exploitées par le réseau du secteur géographique où elles se trouvent : JR Central a hérité de la ligne du Tokaido, JR West de celle du Sanyo et JR East de celles de Tohoku et Joetsu. Ces lignes ont ensuite été prolongées par leurs réseaux respectifs, qui ont également lancé les lignes nouvelles Hokuriku (JR East et JR West). Quant à la ligne insulaire de Kyushu, elle a été logiquement réalisée par le réseau JR Kyushu.

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Le Japon fait le pari du Maglev

Le train à sustentation électrodynamique Maglev est aujourd’hui le transport terrestre guidé le plus rapide du monde avec un record à 603 km/h. Une prouesse technique qui a un prix : 70 milliards d’euros annoncés pour les 400 km de la future ligne Tokyo – Osaka.

En atteignant les 603 km/h avec le Maglev, en avril dernier, les Japonais ont établi un record de vitesse absolu pour un transport terrestre guidé. Aussi fantastique qu’il soit, ce nouveau record, en toute rigueur, n’élude pas pour autant celui du train classique le plus rapide du monde, toujours détenu par le TGV qui roula à 574,8 km/h sur la LGV Est-européenne, et aurait pu faire davantage avec sa puissance embarquée, s’il n’y avait pas eu la proximité de l’ouverture de la ligne, obligeant à ne pas risquer d’endommager la caténaire… Cela dit, les deux technologies sont, à l’évidence, foncièrement différentes, et ne sauraient se comparer si facilement…
A peine les Japonais avaient-ils lancé, en 1964, le premier train à grande vitesse du monde sur la ligne nouvelle du Tokaido, entre Tokyo et Osaka, dans la perspective des jeux Olympiques de Tokyo, qu’ils réfléchissaient déjà à un nouveau mode de transport terrestre guidé qui s’affranchirait de tout contact physique entre infrastructure et véhicule, et ne ferait donc plus appel au traditionnel contact « roue d’acier sur rail d’acier ». De 1990 à 1996, l’opérateur ferroviaire JR Central  construisait, sur le territoire de la préfecture de Yamanashi, une infrastructure de type Maglev longue de 42,8 km, conçue pour être, un jour, partie intégrante d’une nouvelle ligne entre Tokyo et Osaka. Il s’en est suivi deux décennies de recherche et développement, avec quantité de marches d’essais pour mettre au point, pas à pas, le matériel et la voie. Ce projet, extrêmement ambitieux sur le plan scientifique, a été mené en lien très étroit avec le gouvernement japonais, des rencontres étant organisées chaque année pour faire le point des avancées, et décider s’il restait pertinent de continuer. Ici, la technologie choisie relève de la sustentation « électrodynamique », et non « électromagnétique » comme il est souvent écrit (cas du Transrapid allemand). Cette technologie permet au véhicule de léviter à 10 cm au-dessus d’une voie en forme de « U ». Sa caractéristique est de n’intervenir qu’au-delà d’une certaine vitesse (de l’ordre de 150 km/h), nécessitant la présence de roues chaussées de pneumatiques sous le véhicule, à la manière des trains d’atterrissage d’un avion. La propulsion s’effectue par une motorisation linéaire, comparable à un moteur triphasé synchrone dont on aurait « déroulé » l’inducteur tout au long de la voie. Outre les bobinages nécessaires, à terre, pour assurer les fonctions de sustentation et de propulsion, la technologie Maglev doit aussi mettre en œuvre, à bord du véhicule, des électroaimants supraconducteurs, dont le maintien dans un état de supraconductivité (résistance nulle permettant aux courants électriques de « boucler » indéfiniment) nécessite leur refroidissement avec de l’hélium liquide à une température de -246 °C, toute proche du fameux « zéro absolu » (-273 °C).
Un avantage majeur du Maglev est l’absence d’interface mécanique entre l’infrastructure et le véhicule. Le système s’affranchit ainsi des sujétions habituelles liées au contact roue-rail, dont le faible coefficient d’adhérence limite la transmission des efforts en traction (risque de patinage) comme en freinage (risque d’enrayage). Du coup, à bord du Maglev, on est très favorablement impressionné par les fortes valeurs d’accélération et de décélération. Par contre, cette technologie est incompatible avec « l’existant » (pas d’effet réseau possible avec le chemin de fer conventionnel). Si la part de la résistance à l’avancement due au roulement est à l’évidence nulle, il n’en va évidemment nullement de même de celle due à l’aérodynamique, qui croît comme le carré de la vitesse. Aux vitesses élevées, c’est le bruit aérodynamique qui devient largement prépondérant, et donc, même s’il ne roule pas, le Maglev fera a priori tout autant de bruit qu’un TGV. Enfin, il y a le problème des coûts. Les Japonais annoncent un budget d’investissement de 70 milliards d’euros pour les quelque 400 km de la future ligne Tokyo – Osaka, alors que 500 km de LGV reviennent à 25 milliards, auxquels s’ajoute l’acquisition des rames à 25 millions l’unité. Mais c’est surtout le coût de l’énergie qui devrait creuser encore bien davantage l’écart… Rendez-vous en 2027, année qui devrait voir une première mise en service commercial du Maglev sur le tronçon de Tokyo à Nagoya. Les 286 km seront parcourus en 40 minutes à la vitesse de 500 km/h, ce qui représentera, à l’évidence, une belle prouesse !
Philippe HÉRISSÉ