La technologie ferroviaire en Chine : un développement à grande vitesse

La Chine : leader dans la technologie ferroviaire à grande vitesse

Malgré une arrivée tardive sur le marché, la technologie chinoise est aujourd’hui reconnue dans le monde entier et s’exporte de plus en plus. Les trains actuels, nommés CRH (China Railway High-speed), ont été développés et produits par le plus grand constructeur ferroviaire national, la China South Railway Corporation (CSR). Ils ont atteint en 2010 la vitesse de 486,1 km/h lors d’un essai mené sur la ligne Beijing-Shanghai, établissant à l’époque un nouveau record mondial.
A partir d’une certaine vitesse plus de 80% de l’énergie utilisée par la locomotive sert à lutter contre les frottements de l’air et des roues sur les rails. Le meulage et le fraisage de ces derniers sont des paramètres importants pour l’optimisation des performances du moteur. Dans ces domaines, les chinois ont développé et breveté des textures extrêmement lisses afin de réduire le frottement des roues.
Ce bond technologique a largement contribué au désenclavement de nombreuses régions chinoises au cours de la dernière décennie. Les CRH font naître de nouvelles mobilités et rapprochent les territoires, à l’image de la liaison à grande vitesse entre Xiamen et Shenzhen, 513 km, parcourue aujourd’hui en 4h contre 13h auparavant.

Toujours plus vite jusqu’à 2018…

Loin de se reposer sur ses lauriers, la Chine a récemment annoncé qu’elle développait un nouveau système de traction synchrone à aimant permanent ultramoderne, permettant à ses trains d’atteindre une vitesse de 500 km/h. Remplaçant les moteurs asynchrones à courant alternatif, cette technologie de pointe permet de propulser la locomotive uniquement grâce à la puissance électrique (690 kilowatts). L’avantage réside dans le rapport puissance/poids qui dépasse 1 kW/kg, soit une amélioration de 10 à 20 % par rapport aux générations précédentes. En effet, le champ magnétique produit par la présence d’aimants réduit les pertes énergétiques et les rend négligeables par rapport aux trains classiques. Par ailleurs, ce moteur présente également l’avantage d’être 30 à 40 % plus compact que les moteurs classiques et plus léger.

Installé depuis octobre 2014 à titre expérimental sur certains trains à grande vitesse, ces nouveaux moteurs ont en effet fonctionné sans difficultés sur près de 70 000 km de trajet. Mr. DING Rongjun, directeur de l’Institut de recherche de Zhuzhou, dépendant du CSR, estime que ce système sera opérationnel dès 2018. « Si tout se passe comme prévu, le système entrera bientôt en production de masse » a-t-il déclaré.

La sustentation magnétique : l’avenir du CRH chinois ?

Un train volant, pourquoi pas ? Une toute nouvelle technologie se base en effet sur l’utilisation des forces magnétiques pour surélever le convoi au-dessus d’un rail unique. Des aimants lourds fixés sur les wagons interagissent avec des bobines supraconductrices installées dans l’unique rail engendrant une force magnétique induite pour compenser la gravité. Ce système futuriste possède un bien meilleur rendement énergétique que les trains classiques, consommant à peine 47 W/km et par personne transportée (à 300 km/h), soit l’équivalent de 1,6 litre d’essence aux 100 km. En effet, les wagons ne sont pas en contact direct avec le rail, ce qui élimine frottements et résistance au roulement. Non seulement ce système leur permet d’atteindre des vitesses plus élevées, mais la capacité d’accélération est également supérieure. Malheureusement, son fonctionnement génère une chaleur importante ; les rails doivent être refroidis à -269°C grâce à un système de circulation d’hélium liquide, ce qui justifie d’un coût de mise en place pour l’instant bien supérieur aux lignes classiques.

La sustentation magnétique, qui semble tout droit sortie d’un film de science-fiction, pourrait devenir la norme en Chine plus vite qu’on ne le pense : à titre d’exemple, la ville de Shanghai inaugurait en 2004 la première ligne à sustentation magnétique à grande vitesse entre l’aéroport et le centre-ville. Le trajet est effectué en 7 min 20 s, soit une vitesse moyenne de 251 km/h, mais la vitesse maximale est de 431km/h.
Alors que la France et l’Europe continue d’investir sur les technologies de TGV traditionnelles, les chinois cherchent toujours à repousser les limites technologiques : le « Super Maglev » aujourd’hui à l’étude serait capable d’atteindre les 2 900 km/h, soit une vitesse trois fois supérieur à un avion de ligne classique. Le secret de cette nouvelle technologie ? Éliminer les deux principales résistances au roulement :

• les frottements sur le rail grâce à l’utilisation des forces électromagnétiques ;
• la résistance de l’air grâce à l’installation d’un « tube de circulation » établissant un environnement de quasi-vide (c’est-à-dire possédant une pression dix fois inférieure à la pression atmosphérique).

Un premier prototype a déjà été réalisé à l’Université Jiaotong du Sud-ouest, à Chengdu, avec des résultats encourageants. Finalement, est-ce une technologie chinoise qui nous permettra bientôt de rejoindre Moscou depuis Paris en moins d’une heure ?

Sources

http://www.alstom.com/Global/Transport/Resources/Documents/Factsheets/Technologies%20and%20systems%20-%20Permanent%20magnet%20motor%20-%20French.pdf
http://www.toolito.com/geek/chine-trains-grande-vitesse/
https://fr.wikipedia.org/wiki/Train_%C3%A0_sustentation_magn%C3%A9tique
http://citizenpost.fr/2014/07/chine-developpe-train-atteindre-vitesse-3000-kmh/

Rédacteur

Amélie Guiot-Zimmermann : amelie.guiot-zimmermann[a]diplomatie.gouv.fr