Ce n'est pas parce qu'ils sont populaires que les trains sont parfaits, et le secteur présente encore bien des marges d'amélioration. L’une des principales priorités des ingénieurs et des concepteurs du secteur ferroviaire est la vitesse, qui peut toujours être améliorée grâce à la mise au point de technologies plus performantes. Cela est particulièrement important en cas de forte demande de transport de passagers, car les trains peuvent être plus efficaces quand il faut transporter un plus grand nombre de personnes. Les trains à grande vitesse peuvent également concurrencer directement le transport aérien, ce qui a aussi l'avantage de réduire les niveaux d’émissions.

L’UE s'est donnée pour objectif d’atteindre la neutralité carbone d’ici à 2050, et le secteur ferroviaire a un rôle à jouer pour l’aider à accomplir cette mission. Certaines technologies sont indispensables à l'électrification des lignes de chemin de fer, qui réduit considérablement les émissions produites par rapport aux trains traditionnels. La sécurité est un autre aspect dont l'amélioration va de pair avec celle de la technologie, car adopter des processus automatiques veut dire pouvoir éliminer le risque d’erreur humaine. Au fil des ans, de nombreuses innovations visant à résoudre ces problèmes ont vu le jour : certaines ont été couronnées de succès, d’autres non. Découvrons en détail les six meilleures innovations technologiques ferroviaires.

Les trains à grande vitesse

Les trains à grande vitesse sont le moyen le plus rapide de se déplacer d'une grande ville à l'autre. Certains trains à grande vitesse, comme le Shinkansen au Japon et le TGV en France, peuvent atteindre une vitesse de 320 kilomètres par heure. Ces trains contribuent à répondre à la demande croissante de déplacements plus rapides d’un point A à un point B et autour des zones urbaines, en réduisant les bouchons et en améliorant la mobilité. Grâce à leur vitesse, les trains de ce types concurrencent l’avion, tout en consommant huit fois moins d'énergie, selon l’Union internationale des chemins de fer (UIC).

Des trains à grande vitesse ne circulent actuellement que dans 16 pays du monde. La plupart des pays disposent de voies et de tracés adaptés aux trains à grande vitesse, mais ces trains peuvent également circuler sur des voies classiques à des vitesses réduites. Des pantographes montés sur le toit et des lignes électriques produisent l’énergie nécessaire pour faire avancer les trains, qui sont souvent équipés de deux moteurs synchronisés de chaque côté.

Le terme « maglev », une combinaison des mots « magnétique » et « lévitation », désigne la technologie qui permet aux trains de léviter à environ 10 cm au-dessus du sol. Contrairement à la technologie ferroviaire traditionnelle, les trains maglev n’ont pas de roues et utilisent des forces électromagnétiques qui soulèvent le train au-dessus de la voie. Les aimants utilisés pour les trains maglev sont supraconducteurs, ce qui signifie que lorsqu’ils sont refroidis à -267,8°C, ils sont capables de générer des champs magnétiques dix fois plus puissants que les électroaimants ordinaires, ce qui leur permet de soulever le train et de le faire avancer. Cela élimine tout frottement, ce qui permet aux trains de se déplacer à des vitesses incroyables. La vitesse la plus élevée jamais atteinte par un train maglev est de 603 km/h.

Mais il n'y a pas que leurs vitesses élevées qui rendent les trains maglev si attrayants. L’utilisation de systèmes de propulsion électroniques réduit l’utilisation de combustibles fossiles pour l’alimentation et limite les émissions. Compte tenu de l’absence de frottement sur les voies, les trains maglev ont généralement besoin de moins d’énergie pour maintenir leur vitesse, et le système de freinage régénératif réutilise de l’énergie qui serait perdue dans un train conventionnel. Le fait que le train ne soit pas physiquement en contact avec les rails signifie également qu’il y a moins de travaux d’entretien à effectuer sur la voie et les trains, car le risque d’usure des composants est considérablement réduit.

Le principe de la technologie Hyperloop a été introduit pour la première fois au 18e siècle par l’inventeur britannique George Medhurst. Depuis, des ingénieurs et des chercheurs explorent des concepts similaires et le milliardaire Elon Musk s’en est emparé en 2013, en reprenant l’idée à son compte pour son projet Hyperloop Alpha. En 2021, le marché mondial de l’Hyperloop valait 1,2 milliard de dollars et il devrait atteindre 6,6 milliards de dollars d’ici 2026, soit un taux de croissance annuel composé de 40,4 % au cours de ces cinq années. Cependant, il faudra encore au moins 7 à 8 ans avant que la technologie ferroviaire Hyperloop soit prête.

Qu’est-ce que la technologie Hyperloop ?

L'Hyperloop permet un transport à grande vitesse en utilisant des tubes à basse pression pour transporter des capsules. Les capsules se déplacent dans un vide qui élimine presque toute résistance à l’air, ce qui permet d’atteindre des vitesses incroyablement élevées de jusqu’à 1 100 km/h. Les capsules seront transportées à l’aide de la technologie de lévitation magnétique susmentionnée, ce qui signifie que même si les passagers voyageront à grande vitesse, ils devraient pouvoir profiter d’un voyage confortable et silencieux. En outre, avec des opérations entièrement électriques et économes en énergie, Hyperloop est un moyen de transport durable, qui pourrait jouer un rôle-clé dans les objectifs de l’Europe de devenir climatiquement neutre d’ici 2050.

À l'heure actuelle, de nombreuses entreprises testent et développent activement la technologie Hyperloop. Cependant, il faudra encore au moins 7 à 8 ans avant que cette technologie ferroviaire ne soit prête. Le seul site d’essai Hyperloop en Europe se trouve à Munich, en Allemagne, et s’appelle TUM Hyperloop. Il semble qu’il faudra attendre longtemps avant de voir cette technologie futuriste en action, mais lorsqu’elle commencera à transporter des passagers, elle pourrait bien devenir la nouvelle norme.

Le pilotage automatique des trains (ATO)

Les systèmes ATO (Automatic Train Operator) font référence à la technologie qui permet aux trains de fonctionner avec peu ou pas d’intervention humaine. Ces systèmes utilisent une combinaison de capteurs, d’ordinateurs et de plateformes de communication pour contrôler la vitesse, l’accélération et le freinage des trains. Les ATO contribuent à rendre le réseau ferroviaire plus sûr en réduisant le risque d’erreur humaine. En effet, grâce à un contrôle précis de la vitesse des trains, ils peuvent maintenir des distances de sécurité avec les autres trains et éviter les collisions. Ils sont également plus efficaces sur le plan énergétique, car ils peuvent optimiser la consommation d’énergie et réduire le gaspillage, tout en offrant aussi la possibilité d’intégrer des systèmes de freinage régénératif.

La réalité augmentée et la réalité virtuelle

La réalité augmentée (AR) et la réalité virtuelle (VR) peuvent être adoptées pour offrir des solutions de formation immersives et efficaces au personnel ferroviaire. Le résultat est un environnement réaliste qui permet aux conducteurs, aux chefs de train et aux agents de maintenance de vivre une situation réelle pendant leur temps libre. L’AR et la VR peuvent également être utilisées dans la conception et la planification de nouveaux réseaux, voies et infrastructures, ou pour la modification des réseaux existants, car les ingénieurs et planificateurs ferroviaires peuvent les utiliser pour mieux visualiser et évaluer les conceptions proposées. L’utilisation de modèles numériques pour présenter des idées permet aux parties prenantes ou aux investisseurs de se faire une idée plus précise de ce à quoi ressemblera le produit final.

Le contrôle positif des trains (PTC)

Le PTC (Positive Train Control) est un système de sécurité avancé qui fonctionne selon les principes de l’automatisation. Surveillant les trains en temps réel à l’aide de la technologie GPS, les systèmes PTC sont conçus pour améliorer la sécurité en intervenant automatiquement si des conditions dangereuses susceptibles d’entraîner des collisions sont détectées. Toutes les informations étant collectées dans un centre de contrôle centralisé, les systèmes PTC peuvent surveiller et contrôler la vitesse des trains en fonction d’une série de facteurs tels que les conditions, les courbes de la voie, les pentes, etc. Si un train dépasse la vitesse autorisée, le système peut automatiquement freiner ou envoyer des avertissements sonores ou visuels au conducteur.