Chemin de fer - Les principes fondamentaux
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Introduction de l'introduction...
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>  Introduction au secteur ferroviaire
>  La transformation du secteur ferroviaire
>  Notion de base de la technique transport ferroviaire
Demain
Une brêve histoire
Le train est avant tout : un transport guidé. Ces origines se perdent dans l'histoire. Selon les sources, on peut voir les premiers rails en tant qu'ornières dans des routes de l'ère minoenne du IIème millénaire et celles de Babylone au VIIème siècle avant notre ère ! Ces principes réapparaissent bien plus tard au XVème siècle dans les mines européennes. Les rails étaient en bois puis furent remplacés par des rails en fonte.

>>> Petite histoire de la voie ferrée

La machine locomotive est, quant à elle, une invention plus récente. Nicolas Cugnot, ingénieur français, fut le premier à installer une motorisation "non-animale" sur son célèbre fardier à vapeur en 1769. Sans atteindre un grand succès. L'histoire du "chemin de fer" est plutôt celle de la traction animale, comme on pouvait le voir dès 1792 sur le Little Eaton Railway au Royaume-Uni : des rails en fonte sur lesquels circulent des petits véhicules, nommés "wagons". Le mot "train", convois composé d'un ou de plusieurs véhicules à roues qui "traînent", était né. Mais pour éliminer la traction chevaline, il fallu attendre les perfectionnements du rendement de la machine à vapeur, qui avaient fait défaut à Cugnot. C'est le gallois Richard Trevithick qui trouva une machine qui avait au moins un rendement identique à celui des chevaux, sans quoi cette motorisation devenait inutile. Les innovations apportées par George Stephenson, ingénieur anglais, permirent ensuite de dépasser le rendement des chevaux dès 1825, année considérée comme celle du premier train à traction autonome, non-animale. Une révolution était lancée...
Introduction au secteur ferroviaire
Plus que tout autre transport, le chemin de fer est un transport caractérisé par deux sous-systèmes techniques qui doivent impérativement être compatibles entre eux : 
• le sous-système Infrastructure, composé de la voie, la signalisation pour la sécurité et éventuellement la caténaire pour apporter l'énergie de traction par captage; 
• le sous-système Matériel roulant, qui comprend les véhicules munis obligatoirement de roues à boudins pour pouvoir circuler sur la voie ferroviaire composée de rails.

Cette présentation suffit à montrer la grande différence avec les autres transports : sur route, des roues munies de pneus en caoutchouc; sur l'eau, une assise de coque suffisante permettant de flotter; et dans les airs, une configuration des ailes et une vitesse suffisante pour vaincre l'attraction terrestre et voler. Dans ces trois transports, il y a certes aussi une compatibilité des éléments, mais elle est plus souple que celle du chemin de fer. Les véhicules routiers sont susceptibles de rouler n'importe où, même sur de l'herbe; les avions peuvent voler partout dans le ciel, qui est une infrastructure naturelle  "gratuite"; idem pour les bateaux, qui disposent de l'infrastructure naturelle gratuite "fleuves, mers et océans", à l'exception bien comprise des canaux qui sont une infrastructure créée par l'homme.

Cette caractéristique fondamentale du système rail-roue a fait du chemin de fer un transport géré comme une entité industrielle unique. Alors que les trois autres transports concurrents ont une gestion infrastructure/véhicules qui est séparée, hormis bien-sûr une compatibilité minimale via des normes limitant les gabarits, la vitesse, le poids admis. Il y a plus de liberté dans les trois transports concurrents, il n'y en a très peu dans le binome rail-roue du secteur ferroviaire.

À ce schéma technique, il convient d'en ajouter un second : celui des éléments de compétitivité du système ferroviaire. Nous avons vu plus haut qu'une motorisation ne devenait utile que si elle dépassait la traction chevaline, un mode de transport qui date de la nuit des temps et qui semblait suffire à tout le monde. Mais il faut aussi y ajouter d'autres avantages. On trouve donc dans les éléments de compétitivité du système ferroviaire : 
• la capacité de transport, qui doit être supérieure à tous les concurrents du chemin de fer; 
• la vitesse de transport, qui doit être supérieure à tous les concurrents terrestres du chemin de fer;
• la qualité du service, qui doit être au moins égale à tous les concurrents du chemin de fer.

Que l'un de ces trois éléments fasse défaut, et c'est le système ferroviaire qui se retrouverait en difficulté pour justifier sa technique et son utilisation. Nous savons qu'il lui a toujours fallu justifier ses avantages. Jusqu'ici, cela a réussit...
En transport terrestre, les trains ont une capacité de trans-port supérieure aux véhicules routiers et à la navigation fluviale (quoique...).  L'avantage du transport guidé permet de tracter (ou pousser) sans qu'ils ne dévient une quantité importante de véhicules, wagons de marchandise ou voitures de voyageurs. Ces "trains" ont donc une capacité d'emport très importante ce qui est leur avantage indéniable : il suffit de voir combien de personnes un RER peut transporter par heure. Il suffit aussi de voir la longueur des trains de fret sur certains continents et parfois leur capacité à transporter des conteneurs en double étage, ce qui multiplie les tonnages.
La vitesse de transport ne concerne en réalité que les trains de voyageurs. En effet, le voyageur tient à effectuer son déplacement le plus rapidement. Plus la distance est grande, plus il veut aller vite, ce que permet la grande vitesse ferroviaire, grâce une fois de plus au transport guidé. Sans la grande vitesse, un temps de transport "acceptable" encourage aussi les gens à prendre le train plutôt que la voiture. En revanche, le train n'a aucune chance en vitesse sur longue distance face à l'avion, à fortiori quand il faut traverser un océan...
En transport de fret, c'est plutôt la fréquence des trains sur la semaine et les délais d'acheminement des marchandises qui comptent le plus pour les chargeurs.   
La qualité du service est l'élément quasi central, d'ailleurs valable pour tous les types de transport. En effet, une haute qualité permet de "compenser" d'éventuels handicaps. Le service à bord des trains de voyageurs doit être supérieur à celui de ses concurrents, par exemple le petit-déjeuner dans les voitures-lits ou le wifi généralisé à bord. La qualité du service, c'est aussi une tarification simple et accessible par outils digitaux, une information sans faille et un remboursement en cas de perturbations majeures. 
En transport de fret, le respect des délais d'acheminement des marchandises ainsi que leur tarification sont des éléments de qualité cruciaux pour l'industrie.
Le chemin de fer dans un monde qui change
L'imbrication du système rail-roue et la rigidité des interfaces techniques ont  fait que ce transport fut généralement géré comme une entité industrielle unique, et donc comme une entreprise de transport unique. Mais aussi efficace soit-il, le chemin de fer a été confronté dès les années 50 à la fin de son monopole. Le monde entier souscrivait petit à petit au mode de vie de la seconde révolution industrielle : celle du pétrole, de l'auto et de l'avion. Le chemin de fer commença alors à se marginaliser de plus en plus, au point de devenir un transport minoritaire dont on se demanda s'il allait passer le cap du XXIème siècle. L'industrie avait aussi muter pour adopter une organisation commerciale plus affinée. Le train convenait de moins en moins.

>>> Le déclin du rail, comme cela s'est-il passé ?

En dépit de lourds efforts de modernisation, avec l'électrification des réseaux d'Europe qui renouvela tout le matériel roulant, la part de marché du rail dégringola dangereusement, pour se stabiliser dans les années 80 à un plancher fort bas. Le fait est qu'au cours des Trente Glorieuses, période d'après-guerre, le chemin de fer a cru pouvoir vivre en circuit fermé, à l'écart des transformations déjà perceptibles de la seconde révolution industrielle. C'est particulièrement le cas du personnel cheminot, à qui les États avaient fournis un cadre social plus généreux, en dehors du droit commun, et qui va donner beaucoup de fil à retordre aux gouvernements des années 90 et 2000 quand il fallu passer à la "transformation" des sociétés ferroviaires. Pas encore mort, le rail devait se renouveler à tout prix. Une revitalisation s'imposait...

>>> Les cheminots, qui sont-ils ?
La transformation du secteur ferroviaire
Nous sommes à l’aube, nous dit-on, d’une troisième révolution qui devrait fondamentalement changer nos usages du temps, notre façon de vivre et de travailler. Cette révolution qui est déjà en cours se caractérise par une fusion des technologies qui gomme les frontières entre les sphères physique, numérique et biologique. Ces changements impliqueront des évolutions dont nous ne connaissons encore la portée de nos jours. Ils touchent tous les secteurs, et le chemin de fer sera impacté d'une manière ou d'une autre. 
 
On peut dégager trois grandes thématiques qui constituent le monde qui vient :  
(On clique sur les pastilles pour accéder au thème choisi)  
L'idée de transformer le chemin de fer "de bon papa" vient aussi, outre ce qui précède, de constats plus terre à terre : 
• Une volonté de redynamiser le secteur autrement que par le maintien des processus d'exploitation devenus obsolètes et très coûteux aux contribuables, pour un apport à la société qui devenait minimal (trafic, climat,...);
• Une volonté d'alléger les finances publiques;
• Une volonté du monde des affaires de pénétrer un secteur où il était globalement absent, estimant qu'il y avait dans le chemin de fer des niches pour faire prospérer de nouveaux marchés. 

>>> Les motifs de la réforme ferroviaire

Tout mis l'un dans l'autre, on pouvait alors espérer que le chemin de fer passerait bien l'an 2000. Soyons de bon compte : l'arrivée d'une Europe institutionnelle forte fut du pain béni pour tous les États membres, qui avaient un mal fou à transformer leur chemin de fer sans créer des troubles. Un indice qui ne trompe pas, l'Europe elle-même mit 25 ans pour accorder tout le monde et ériger un cadre de libéralisation en principe complet, après la mise en place du quatrième paquet ferroviaire.

>>> La chronologie complète des directives de la politique européenne

L'arrivée de l'Europe a aussi affirmé le poids de la régionalisation des transports, dans les pays doté d'un cadre institutionnel ad-hoc, en gros ceux de l'Europe du Nord. De nouveaux acteurs sont apparus sur la scène ferroviaire tandis que l'industrie prenait le leadership de la conception technologique, autrefois détenue par les entreprises historiques. Le monde industriel a aussi publié tout un canevas de normes qui ont pour avantage de permettre à un industriel de vendre ses trains dans toute l'Europe, et non plus uniquement sur le territoire national en tant que sous-traitant. Cela a amené à créer des organismes de certification. Cette fragmentation oblige de distinguer les principaux acteurs : 
• les autorités publiques tels les États, Régions, Lander, Comtés et tout organisme organisateur de transport;
• les acteurs économiques tels l'industrie ferroviaire, les entreprises exploitantes, les gestionnaires d'infrastructure;
• les facilitateurs tels les organismes de normalisation (ISO, CENELEC,...) et organisations de recherche.

Cette présentation montre qu'en réalité, le chemin de fer est bien plus fragmenté qu'on ne le dit, malgré sa forte interdépendance rail-roue évoqué plus haut et sa gestion intégrée. 

La transformation du chemin de fer, son financement et sa politique des transports ne peut être comprise si, outre les acteurs évoqués plus haut, on ne distingue pas le système ferroviaire dans son ensemble. Le chemin de fer, c’est en effet quatre secteurs qui, bien que fortement interconnectés au niveau technique, ont chacun leur vie et leur modèle d'affaire : 
• Une infrastructure sur laquelle roulent… 
• Des trains de proximité, locaux et régionaux; 
• Des trains grandes lignes à vocation affaire et tourisme; 
• Des trains de fret à vocation commerce et industrie
Cette configuration est capitale pour comprendre qui finance quoi dans le système ferroviaire. Parce que les réformes qui ont été entreprises dès les années 90, notamment au travers des directives européennes, avaient pour but aussi de voir quelle était la part de financement qui pouvait être repris par l'industrie privée, les pouvoirs publics étant confronté à de nouveaux usages et à des financements publics de plus en plus contraints. C'est que les lois européennes sur la concurrence, à laquelle sont désormais impliqués les chemins de fer, donne à l'Europe un droit de regard sur les secteurs qui peuvent encore être subsidiés et ceux qui ne peuvent plus. Raison pour laquelle le schéma ci-dessus nous montre deux cadres : 
• En bleu, les deux secteurs figurant au rang de monopole d'État, ce qui ne signifie pas qu'ils soient gérés comme des administrations. Infrastructure et services de trains locaux/régionaux ne peuvent vivre qu'avec des subsides, étant donné leur environnement socio-économique, l'intensité des dépenses ainsi que les politiques sociales associées au niveau de la tarification, où les recettes ne couvrent jamais les coûts d'exploitation;
• En jaune, les secteurs grande ligne et fret, dont on décida qu'ils pouvaient être exploités au prix du marché, donc sans subsides autres que d'éventuelles aides ponctuelles.