Grain Stuck In Ukraine: La nature fragmentée des chemins de fer modernes

La guerre en Ukraine a bouleversé le marché alimentaire mondial, et la raison surprenante n’est pas que le blé ukrainien n’est pas récolté, mais plutôt qu’il ne peut pas quitter le pays. La Russie bloquant les ports maritimes, la seule issue pour le grain ukrainien est le train. Et cela révèle le patchwork caché depuis longtemps des voies ferrées et des normes ferroviaires : les trains ne peuvent pas simplement traverser la frontière entre l’Ukraine et la Pologne en route vers un port maritime parce que les voies ne correspondent pas.

Même au-delà des problèmes évidents de connexion de voies ferrées physiques de tailles différentes – l’écartement des voies – il existe différents systèmes de signalisation, différentes tensions pour les trains électriques, différentes charges et jauges structurelles, etc. En Europe aujourd’hui, l’histoire politique des cent dernières années peut encore être retracée à l’aide de ses chemins de fer, certaines parties de l’Union européenne étant toujours à l’écartement standard soviétique de 1 520 mm, plutôt qu’à l’écartement standard de 1 435 mm, qui est également connu. comme Stephenson Gauge, European Gauge, etc.

Ces complications expliquent pourquoi, par exemple, avec la guerre actuelle en Ukraine, ses chemins de fer vers le reste de l’Europe ne sont plus utilisés pour le transport de céréales et d’autres marchandises : l’Ukraine utilisant un écartement de 1 520 mm, toutes les marchandises doivent être transférées dans différents trains à l’Ukraine. -Frontière de l’UE ou échange de bogies. Bien que certains systèmes à jauge variable existent, ceux-ci ont leurs propres limites.

À la lumière de cela, il n’est pas difficile de comprendre pourquoi la normalisation sur un seul écartement de voie international, voire européen, est compliquée car il faut remplacer ou adapter toutes les voies et le matériel roulant, avant même de tenir compte des différences de tension et de signalisation susmentionnées. Tout cela peut amener à se demander si nous verrons jamais une solution à ce problème historiquement développé.

Histoire de l’ingénierie

Minecart du 16ème siècle avec des chenilles en bois, trouvé en Transylvanie.  (Crédit : LoKiLeCh)
Minecart du 16ème siècle avec des chenilles en bois, trouvé en Transylvanie. (Crédit : LoKiLeCh)

Le concept d’une piste est ancien, la cale de Diolkos en Grèce étant postulée comme l’une des premières. Bien que la configuration exacte et la présence de pistes rainurées soient encore débattues dans les cercles archéologiques, Diolkos (Δίολκοςdu grec dia διά« en travers » et Holkos ὁλκός, « machine de portage ») a été construit au 6ème siècle avant notre ère pour permettre le transport rapide des navires à travers le pont terrestre de l’isthme et est resté en service pendant plus de cinq cents ans, selon des rapports historiques et soutenus par des études récentes du beachrock, par exemple Saitis et coll. (2022).

Au cours des derniers milliers d’années, l’utilisation de chenilles pour guider les wagons, les chariots et les charrettes le long d’un chemin défini est devenue de plus en plus courante et populaire, de l’exploitation minière et du transport à l’utilisation industrielle, l’homme et les animaux assurant la propulsion. Finalement, les systèmes de voies à grande échelle pour le transport commenceraient avec l’arrivée de la machine à vapeur et des trains diesel-électriques et électriques ultérieurs qui définiraient les chemins de fer comme l’élément de transformation déterminant du 19ème siècle et au-delà.

Sans surprise, chaque compagnie de chemin de fer établirait initialement son propre écartement des voies et d’autres normes, le matériel roulant étant essentiellement limité aux voies de la compagnie de chemin de fer qui l’avait acheté. Cette situation a duré jusqu’à ce que les gouvernements commencent à appliquer un écartement standard, comme avec le Railway Regulation (Gauge) Act de 1846 au Royaume-Uni de Grande-Bretagne et d’Irlande.

Le moteur n° 1 développé par George Stephenson pour le Stockton and Darlington Railway, appelé « Locomotion ».  (Source : Vies des ingénieurs, 1862)
Le moteur n° 1 développé par George Stephenson pour le Stockton and Darlington Railway, appelé « Locomotion ». (Source : Vies des ingénieurs, 1862)

Cette loi a imposé l’utilisation de l’écartement de voie alors le plus populaire en Grande-Bretagne, à savoir la voie de 1 435 mm utilisée par le chemin de fer Stockton et Darlington de George Stephenson en plus d’autres chemins de fer construits à cette époque. Fait intéressant, cette même loi a également imposé l’utilisation d’un écartement standard de 1 600 mm en Irlande, raison pour laquelle à ce jour l’Irlande et l’Irlande du Nord utilisent cet écartement de voie.

Cette norme britannique de 1 435 mm a été adoptée sous le nom de «jauge standard» aujourd’hui et finirait par être adoptée dans une grande partie de l’Europe, de l’Amérique du Nord et d’autres parties du monde. Stephenson lui-même a mentionné qu’il aurait aimé avoir un écartement plus large que 1 435 mm, et même aujourd’hui, environ quarante pour cent des chemins de fer commerciaux utilisent un autre écartement, généralement un type de «  écartement large  », car tout ce qui est plus large que l’écartement standard est appelé .

Historique des réparations

Voie à double voie (1520 et 1435 mm) en Lituanie entre Mockava et Šeštokai, partie de "Rail Baltique" (Crédit : Gedminas)
Voie à double écartement (1520 et 1435 mm) en Lituanie entre Mockava et Šeštokai, faisant partie du « Rail Baltica » (Crédit : Gedminas)

À l’heure actuelle, il existe huit écartements de voie couramment utilisés, l’écartement standard suivi de la norme de l’ère soviétique de 1 520 mm à plus de 15 % et l’Europe avec également l’écartement métrique (1 000 mm, Espagne et Suisse), l’écartement ibérique (1 668 mm, Portugal et Espagne), l’ancien standard soviétique de 1 524 mm (Estonie, Finlande), le gabarit de 1 600 mm susmentionné en Irlande et en Irlande du Nord. Seul le gabarit standard de 1 676 mm n’est pas présent en Europe.

Alors que le moyen évident de remédier à cette situation est soit de remplacer toutes les voies et le matériel roulant, soit d’accepter simplement que les trains internationaux sont impossibles, il existe quelques solutions intermédiaires. Une solution courante est celle des voies à écartement double et mixte, qui ajoutent une ou plusieurs voies supplémentaires pour correspondre aux écartements que le matériel roulant peut utiliser. Bien sûr, cela ajoute toujours un coût important et n’en vaut la peine que si du matériel roulant avec tous ces gabarits utilise régulièrement les voies.

Changement de voie de León (Crédit : INECO)
Changement de voie à León (Crédit : INECO)

Une autre solution est celle de l’écartement variable, qui implique un bogie équipé d’essieux pouvant changer leur écartement de voie automatiquement à l’aide d’un poste de changement d’écartement qui déclenche le mécanisme de changement d’écartement au fur et à mesure que le bogie le traverse. C’est ainsi que les trains entre l’Espagne et la France circulent entre les différents réseaux ferroviaires de ces pays. Les limites ici sont qu’aucun système à écartement variable ne prend en charge plus de deux écartements, et les bogies à écartement variable limitent le poids qui peut être placé sur eux, ce qui les rend inadaptés au trafic de marchandises.

Enfin, il y a l’échange de bogies, qui consiste à permuter les bogies du matériel roulant. Ceci est encore d’une utilisation limitée pour la plupart des trains de marchandises, mais nécessite la déconnexion et la reconnexion des lignes de contrôle et d’autres lignes, et peut prendre environ dix minutes à plus d’une heure par wagon, c’est pourquoi cette approche a perdu du terrain au profit d’un essieu à écartement variable. systèmes qui ne nécessitent pas une telle intervention spécialisée. À l’heure actuelle, il est encore couramment utilisé pour les trains entre l’Ukraine et des pays comme la Pologne et la Roumanie.

Pas de solution rapide

Même s’il y a un mouvement progressif vers la conversion de toute l’Europe à l’écartement standard, c’est un processus lent et ardu. Alors que pour les nouvelles lignes, le choix d’utiliser un écartement standard de 1 435 mm est évident – en particulier lorsque le matériel roulant peut utiliser l’ancien ou le nouveau gabarit comme c’est le cas en Espagne – tous les pays n’ont pas cette solution de facilité. Pour les anciens pays de l’URSS comme la Lituanie et d’autres, la proposition « Rail Baltica » prévoit de passer des anciennes voies de l’ère soviétique à de nouvelles voies à écartement standard, ce qui est une entreprise massive qui a laissé beaucoup de personnes sceptiques.

Le ministre ukrainien des Finances, Oleksandr Kava, a noté certains des problèmes liés au gabarit de chargement, car le matériel roulant en Ukraine peut être plus large que ce qui est autorisé dans l’UE en dehors de la Roumanie et de la Bulgarie, et la charge par essieu est également beaucoup plus élevée en Ukraine que ce qui est autorisé sur Pistes UE. Cela rappelle le commentaire de Stephenson au 19e siècle, sur les lacunes de l’écartement standard sélectionné par la bureaucratie, et soulève la réalisation inconfortable que le passage de «l’écartement large» à «l’écartement standard» peut en fait être un déclassement plutôt qu’une amélioration.

Cependant, tout comme le train de marchandises proverbial avec des conduites de frein coupées qui fonce avec abandon, il semble qu’au moins pour l’Europe, la norme de 1 435 mm soit imparable. Il sera utilisé pour des raisons de compatibilité, qu’il s’agisse ou non du meilleur choix. De manière tout aussi pragmatique qu’en ce qui concerne le gabarit de chargement et d’autres aspects qui affectent les trains internationaux, la principale priorité semble être de s’assurer que les trains peuvent voyager là où ils sont nécessaires.

Heureusement, les autres problèmes de compatibilité, tels que les différentes tensions électriques utilisées sur les réseaux ferroviaires électrifiés, sont beaucoup plus faciles à résoudre.

Les problèmes faciles (plutôt)

Diesel-électrique SNCF Classe B 82500, capable de fonctionner avec des réseaux aériens 1,5 kV DC et 25 kV AC.
Diesel-électrique SNCF Classe B 82500, capable de fonctionner avec des réseaux aériens 1,5 kV DC et 25 kV AC.

L’électrification des réseaux ferroviaires s’est produite de manière presque aussi aléatoire que la croissance des écartements des voies, mais les problèmes de compatibilité ont été essentiellement résolus à l’aide de locomotives multisystèmes. Ceux-ci peuvent accepter une entrée d’alimentation provenant, par exemple, du câblage aérien, avec des tensions allant des systèmes basse tension (750 V CC en Europe) aux systèmes multi-kV (jusqu’à 25 kV CA en Europe) qui sont utilisés aujourd’hui. Certaines de ces locomotives sont également des unités diesel-électriques pouvant circuler sur des voies non électrifiées.

Généralement, la conduite d’une telle locomotive multi-systèmes ne nécessite aucune intervention du conducteur, avec une commutation automatique entre les sources d’alimentation et une adaptation aux tensions. Là où les choses se compliquent beaucoup, c’est avec les systèmes de signalisation ferroviaire, qui comportent différents systèmes de contrôle du trafic qui, dans le cas, par exemple, de la signalisation automatique des cantons (ABS), exigent que les systèmes de communication du train soient compatibles avec le système, ainsi que les systèmes de sécurité qui visent à prévenir les accidents en cas d’erreur humaine.

Quoi qu’il en soit, ce sont des problèmes assez simples qui n’affectent que le matériel roulant et peuvent être assez facilement intégrés aux locomotives existantes.

Les goulots d’étranglement d’aujourd’hui

Dans un monde idéal, toute l’Europe utiliserait un écartement standard dont un ingénieur comme George Stephenson serait satisfait, et qui permettrait à l’Ukraine de déplacer le grain stocké de ses installations de stockage vers les ports de l’UE sans aucune complication ni construction de stockage intermédiaire les installations suggérées dans la proposition actuelle. Malheureusement, ce n’est pas le monde dans lequel nous vivons.

Malgré l’état généralement excellent des réseaux ferroviaires en Europe par rapport à de nombreuses autres régions, il convient de garder à l’esprit les défauts et les goulots d’étranglement du système ferroviaire actuel et de rechercher des moyens de l’améliorer de manière significative. Même si généralement ces défauts sont principalement une gêne due à des temps d’attente et des dépenses supplémentaires, cela signifie parfois que le grain ukrainien se retrouve douloureusement coincé derrière une rupture de jauge, avec les graves conséquences que nous constatons cette année.

[Header and Thumbnail photo: “Train Rail Tracks” by Evan Delshaw.]