Les funiculaires : forme primitive du chemin de fer.

La chanson “Funiculi-funicula” immortalise ce mode de transport grâce à Sergio Franchi dès 1962 en Italie, et surtout Luciano Pavarotti lui donne une célébrité mondiale en 1979… Mais le funiculaire est bien une des formes les plus anciennes, les plus surprenantes et les plus inattendues du chemin de fer. C’est, en tous cas, non seulement une chanson, mais aussi une invention italienne : nous retrouvons l’ingénieur Thomas Agudio, déjà présent sur ce site “Trainconsultant” (voir notre article “Plans inclinés et ascenseurs à trains”), qui invente le premier funiculaire opérationnel “moderne” en Europe en 1875, faisait 600 m de dénivelé, et qui est installé ensuite en 1877 à la basilique de Superga.

Ajoutons aussi que, et bien avant Agudio, les “grands” chemins de fer, à leurs débuts, n’utilisent pas les locomotives à vapeur parce qu’elles sont peu performantes et même dangereuses, avec de nombreux cas d’explosion, et certaines des premières lignes anglaises ou françaises fonctionnent par halage avec des machines à vapeur fixes actionnant des treuils tirant des rames de voitures à voyageurs ou wagons de charbon. Ces rames, une fois en haut de la rampe, continuent leur chemin en pente par la simple gravité, ou en traction animale si c’est en palier. La ligne de St-Etienne à Andrézieux, ouverte en 1828, fonctionne ainsi avec des machines fixes, des plans inclinés, et des treuils enroulant des câbles et tractant des rames de wagons. Toutefois, dès le milieu de la décennie des années 1800, la cause est entendue : la locomotive à vapeur est enfin devenue sûre et elle est d’un emploi plus aisé, assurant, en tête du train, la totalité du trajet.

Avec Agudio, c’est donc un retour aux câbles antiques, ou plutôt une résurgence innovante comme l’histoire des techniques en connaît beaucoup. Faisant partie des chemins de fer parce qu’ils circulent sur des rails, les funiculaires en diffèrent pour l’ensemble de leurs autres caractéristiques. Admettant de très fortes rampes et pentes, ils offrent une moindre capacité de transport, ou un total manque de souplesse d’exploitation. Bref, les villes qui les ont installés n’avaient pas d’autre choix, et souvent s’en sont débarrassés dès que possible.

Les chemins de fer funiculaires avec infrastructure fixe constituent, dans l’exploitation des chemins de fer, un cas limite au point de vue technique. Si l’on songe à une ligne de chemin de fer classique, dotée de deux voies, avec un profil horizontal, elle présente, au point de vue technique de l’exploitation, la plus grande liberté concevable, les charges du train et les vitesses pouvant être changées dans une proportion relativement très grande. Les trajets d’aller et de retour des trains demandent une dépense d’énergie qui, dans les deux directions, est la même.

Un système rigide.

Le funiculaire, au contraire, est un système rigide et fermé. Il est vrai qu’au XIXe siècle, on a installé des funiculaires « ouverts », c’est-à-dire placés sur une ligne de chemin de fer dont ils étaient une partie intégrante, et ils servaient à hisser des trains classiques sur une rampe exceptionnelle. Mais dans le domaine des transports urbains et des funiculaires classiques, les funiculaires sont des systèmes clos.

Le principe de base est que deux voitures sont reliées l’une à l’autre par un câble contournant une poulie de renvoi placée au sommet. L’arrivée et le départ des deux voitures ont lieu simultanément, leur croisement s’effectue au milieu de la ligne ; la vitesse des deux est la même, leurs directions sont opposées. C’est le cadre très rigide du funiculaire, et il est impossible d’en sortir.

L’effort de traction pour la progression des voitures est le plus souvent produit dans une installation fixe ; il est indépendant de l’adhérence entre roue et rail ou de la charge d’une roue dentée motrice, comme c’est le cas avec les chemins de fer à crémaillère. Avec ce mode d’exploitation, on peut vaincre de très fortes pentes. Il a été appliqué sur des pentes approchant un angle de 45°, soit près de 900 pour mille !

L’exploitation est aussi économique que possible, le travail du véhicule descendant étant utilisé à la montée de l’autre, ce qui fait qu’il n’y a à dépenser que le travail correspondant à la différence de poids et aux pertes du mouvement. Une autre particularité des chemins de fer funiculaires, est que la force ne peut s’exercer, sur la voiture, que sous forme de traction, ce qui est une conséquence du moyen employé pour la transmission de la force, le câble. La source d’énergie des chemins de fer funiculaires étant le plus souvent installée à poste fixe et la direction de la force ne pouvant pas être changée, la descente doit s’effectuer sous l’action de la pesanteur. Pour cette raison aussi, c’est dans les régions montagneuses qu’il faut chercher le domaine d’application des chemins de fer funiculaires.

L’exploitation est dictée par le choix de la technique générale avec un câble soit « ouvert » soit « fermé ». Dans le cas le plus simple et le plus général du câble ouvert, les deux voitures sont fixées chacune à une extrémité du câble. Le câble passe sur un treuil se trouvant à l’extrémité supérieure de la ligne et actionné au moyen d’un moteur électrique. Si, pour des raisons locales, il n’est pas possible ou pas désirable d’installer le treuil à l’extrémité supérieure, on peut le placer à l’extrémité inférieure ou au milieu du parcours.

Du temps paisible des funiculaires hydrauliques.

En 1879, on construit le funiculaire de Giessbach, sur les bords du lac de Brienz, en Suisse. Il est le premier à utiliser, comme force motrice, le poids de l’eau qui est puisée et embarquée au sommet pour lester la voiture descendante qui, par un tambour et un câble, fait monter une seconde voiture. Une crémaillère Riggenbach sert de guide et, surtout, de frein en cas de défaillance.

Étant donné la part fondamentale prise par la pesanteur dans le mouvement des voitures, le profil en long de la ligne a une importance décisive pour le calcul de la force nécessaire, ou – disons plus exactement – pour l’effort de traction nécessaire dans chaque position des voitures. Dans le cas d’un treuil à moteur, on peut doser l’effort du moteur pour obtenir la force de traction ou de freinage éventuellement indispensable. Mais dans les funiculaires hydrauliques, sans treuil et avec seulement une poulie folle à l’extrémité supérieure de la ligne, ce mouvement est obtenu par adjonction d’un supplément de poids sous forme d’une masse d’eau, et à la voiture descendante. Pour des raisons faciles à comprendre, il fallait tendre à la réalisation d’un profil en long tel que le poids de cette charge d’eau suffise pendant tout le trajet, y compris pour le cas de chargement en voyageurs le plus défavorable.

Les voitures des funiculaires hydrauliques doivent toujours transporter une charge d’eau supérieure aux besoins moyens et la vitesse modérée demandée pendant le trajet sera obtenue par des dispositifs de freinage ou la diminution de cette charge. Comme sur les pentes à considérer, l’adhérence des roues est insuffisante pour le freinage et que des précautions doivent être prises contre les ruptures de câble : voilà pourquoi les chemins de fer hydrauliques sont toujours équipés avec une crémaillère, dans laquelle s’engrène une roue dentée pouvant assurer le freinage et un arrêt en douceur.

Les freins automatiques pour funiculaires hydrauliques sont donc nécessaires pour régler la vitesse, et, dans ce mode d’exploitation, le mouvement est réglé depuis la voiture descendante, contrairement aux chemins de fer actionnés par moteur, dont la manœuvre s’effectue en général par la commande du treuil à poste fixe.

Petit Guide des “ficelles” de Lyon.

Tracé de la ligne et système d’exploitation.

Cette différence fondamentale entre la commande hydraulique et celle par moteur, a une influence décisive sur la conformation admissible du profil longitudinal de l’infrastructure et de la superstructure des chemins de fer funiculaires des deux modes d’exploitation.

Plus la ligne sera longue, plus il sera difficile de donner au profil longitudinal la forme théorique appropriée. L’écart du profil théorique entraîne une augmentation de la charge d’eau nécessaire, d’où une augmentation du poids du câble et de la voiture. Les chemins de fer funiculaires hydrauliques se limitent en général à des longueurs de 400 à 500 mètres. Les voitures ont alors un poids brut de 17 tonnes, c’est-à-dire 340 kg. par place assise. C’est très lourd, et c’est environ le double du poids des voitures, de même contenance des funiculaires avec moteurs. Ces derniers ont été construits en une section, pour des longueurs atteignant  2400 mètres. De grandes longueurs d’exploitation présentent l’inconvénient d’une faible capacité, l’intervalle de temps minimum entre deux trains successifs étant donné par la durée du trajet sur toute la section.

Suivant la longueur de la voie et la puissance nécessaire, on subdivise la ligne en plusieurs tronçons, qui sont alors exploités le plus souvent comme funiculaires indépendants, chacun avec son propre treuil. Ceci peut être évité quand, par exemple, on réalise un doublement de la puissance de la manière suivante, on fixe au câble une voiture à chaque extrémité de la moitié de la longueur de la ligne, soit au total quatre voitures, qui ne circulent que sur la moitié de la ligne. Il faut donc prévoir trois appareils de voie et imposer aux voyageurs un changement de voiture au milieu de la voie !…. Satisfaisante pour l’ingénieur, mais guère pour les voyageurs, cette solution permet de réaliser le câble conformément aux contraintes maximales dans les deux sections avec des poids différents. Le câble est fixé aux voitures de telle manière qu’en cas de rupture du câble, les freins de chaque voiture n’ont à retenir que le poids de cette voiture.  

Le curieux système des voies avec évitement.

Les funiculaires sont souvent construits avec deux voies indépendantes l’une de l’autre, sous la forme de chemins de fer à quatre ou trois rails. Les premiers sont fréquemment à quatre rails, deux pour chaque voiture. Plus tard, on « tasse la largeur » pour réduire la distance entre les axes des voies, dans la moitié inférieure de la ligne, ceci pour diminuer la largeur de l’infrastructure. La disposition à trois rails (avec un rail central commun aux deux voitures) se montre alors préférable, parce que la disposition de la crémaillère est plus avantageuse, mais le rail commun central impose un évitement à mi-hauteur puisqu’il est partagé par les deux voitures qui vont à la rencontre l’une de l’autre sur ce même rail.

La conséquence de ce rapprochement des axes des voies dans les moitiés supérieure et inférieure de la ligne, amène un nouveau progrès permettant, ensuite, le chemin de fer à deux rails, avec évitement automatique assuré par le guidage de chaque voiture qui suit son propre rail sur l’évitement avec ses roues à double boudin de guidage.

Nous voici parvenus au stade actuel qui fait presque exclusivement usage de la plate-forme à une voie avec deux appareils de voie sans lames mobiles et sans crémaillère, avec une tête du rail en forme de coin, saisie entre deux grappins pour le freinage. Cet appareil suppose que les deux rails extérieurs ininterrompus continuent à assurer le guidage de la voiture, dont ses roues, d’un côté, ont des boudins doubles, tandis que celles de l’autre côté ont une large surface de roulement sans boudins, afin de pouvoir franchir, sans choc et en prenant appui successivement sur les différents éléments fixes, les intervalles qu’il est nécessaire de ménager entre les rails pour le passage du câble.

Les rénovations successives.

La plupart des funiculaires classiques, le plus souvent hydrauliques, ont été construits avant la Première Guerre mondiale et sont des moyens de transport à faible vitesse, celle-ci se situant entre un et quatre mètres parcourus à la seconde. Quand ils n’ont pas été supprimés, ils ont, pour la presque totalité d’entre eux, été rénovés entre les deux guerres, et, pour ceux qui ont subsisté après la Seconde Guerre mondiale, ils ont subi une seconde rénovation, souvent entreprise très récemment.

Sans en donner l’impression, ces funiculaires urbains ont un service extrêmement actif qui entraîne une fatigue des installations. Leur remise en état s’est fréquemment accompagnée d’une modernisation non seulement des voitures, qui perdaient souvent (au grand regret des amateurs) leur style Belle Époque, mais aussi de la motorisation qui a évolué considérablement et, en particulier, depuis les années 1970-1980. Par exemple, au Havre, le funiculaire de la Côte a ainsi été mis en service en 1890, puis a été modernisé en 1911 pour ensuite être abandonné en 1969, puis remis en service trois ans plus tard après reconstruction des installations, de la voie et des voitures montées sur pneumatiques, pour une ligne dont la longueur est inférieure à 350 m.

Une évolution récente est même, dans certains cas, l’abandon de la notion de funiculaire pour celle d’ascenseur incliné indépendant, ce qui est le cas de ceux de la tour Eiffel au niveau inférieur, ou du funiculaire de Montmartre.

Les funiculaires actuels : surtout dans la montagne enneigée.

Depuis une cinquantaine d’années, les transports par câbles ont trouvé un nouveau terrain d’application qui leur a fait faire de grands progrès : les stations de sports d’hiver. Elles sont devenues des lieux fréquentés par une population très importante, véritables banlieues à la montagne, où l’on transporte des dizaines de milliers de skieurs pendant la période d’hiver.

Les villes à site comportant de fortes dénivellations ont longtemps utilisé des chemins de fer à crémaillère, mais la construction de ces chemins de fer s’est arrêtée avant la Seconde Guerre mondiale, et la seule exception en France a été la transformation du funiculaire de Lyon – Croix Paquet en métro à crémaillère. Mais, pratiquement, on peut dire que presque tous les chemins de fer à crémaillère européens en service après 1945 ont subsisté, notamment en Suisse, et les plus modernes d’entre eux ont considérablement amélioré leur rendement, notamment sur les sites touristiques. Par exemple, la ligne des Rochers de Naye en Suisse peut faire circuler, avec un seul agent, un couplage de deux ou trois rames doubles.

Dans de nombreuses stations de sports d’hiver, des lignes à crémaillère restent en service l’hiver pour amener et éventuellement redescendre dans les stations les amateurs de neige. Fréquemment, des galeries pare-avalanches ont été construites bien longtemps après la mise en service de ces lignes pour permettre la circulation de ces lignes en période hivernale ; la ligne de Chamonix à Montenvers peut ainsi être, depuis peu, mise en service à la mauvaise saison.

Devant l’arrêt de la construction de lignes à crémaillère, pour des questions de coût et de lourdeur technique, ce sont les systèmes modernes de transports par câble sous la forme de téléphériques qui se sont le plus répandus, car ils ont bénéficié de l’hélicoptère pour leur construction.  Toutefois, les performances théoriques restent difficiles à atteindre dans la mesure où ces appareils sont sensibles au vent et au givre, donc à des conditions hivernales fréquentes, ce qui entraîne des interruptions totales de service pendant de plus ou moins longues périodes. C’est pourquoi le funiculaire retrouve, dans ce mouvement des sports d’hiver, une position intéressante qui le fait évoluer techniquement, et cette évolution technique profite au funiculaire urbain. Les entreprises de remontées mécaniques (type Skirail) se sont donc intéressées à cette « niche ».

Le mouvement gagne la France.

La France a suivi, de près, le modèle suisse et autrichien, avec quatre stations de sports d’hiver qui ont mis en service de grands funiculaires modernes : Val d’Isère en 1988, Bourg Saint Maurice – Les Arcs et Les Deux Alpes en 1989 et Tignes en 1993. Notons au passage que la Compagnie des Chemins de Fer Départementaux (CFD) a, dans de nombreux cas, assuré la construction des voitures, retrouvant ainsi une fonction liée aux chemins de fer secondaires.

Les funiculaires de la nouvelle génération sont caractérisés par leur débit très élevé obtenu par une vitesse de près de 40km/h, et une très grande capacité, de l’ordre de 300 voyageurs par rame, chacune pouvant être constituée de deux voitures attelées de manière constante. En outre, les accès nécessaires à la montée et à la descente des voyageurs sont multipliés, ce qui limite d’autant la durée des arrêts en gare.

Une tendance actuelle des funiculaires modernes est le passage en tunnel qui améliore considérablement le fonctionnement qui devient alors totalement indépendant des conditions climatiques. Ceci est vrai pour les funiculaires de Val d’Isère (Funival mis en service en 1986, 1/3 du parcours en extérieur), des Deux Alpes (mis en service en 1989), de Tignes (mis en service en 1993), ces deux derniers entièrement souterrains. Le funiculaire de Bourg Saint Maurice aux Arcs 1600 est exceptionnellement extérieur, mais construit en viaduc et en situation hors neige.

Ces quatre funiculaires sont comparables par leurs performances, puisque moins de 5 minutes suffisent pour atteindre la gare amont. A 35 ou 40 km/h de moyenne, le funiculaire moderne a des performances dignes du métro et gravit des rampes de l’ordre de 40 %, transportant 3000 personnes à l’heure. Ceci aura un impact technique sur les prochains systèmes de funiculaires urbains.

Une nouvelle époque avec les « transports collectifs automatiques à courte et moyenne distance » ?

C’est ainsi que l’on les appelle aujourd’hui tous ces descendants de ces si sympathiques et pittoresques funiculaires urbains qui, depuis la fin du XIXe siècle, ont prudemment et lentement roulé entre des parties hautes et basses des villes de France. Pas moins de 76 funiculaires ou « systèmes » proches fonctionnent aujourd’hui sur ce principe immuable, et leur problématique est toujours actuelle en matière de transports urbains.

La notion de « courte et moyenne distance » a remplacé celle de « transport hectométrique » qui, depuis un demi-siècle, était présente dans les opérations d’urbanisme. Parler de « transports hectométriques » est devenu assez ambigu quand il s’agit de distances de plusieurs kilomètres.

En matière de transports urbains de proximité, les urbanistes actuels distinguent les modes personnels (marche, deux-roues, automobile particulière), les appareils élévateurs et translateurs (ascenseurs, escaliers mécaniques et trottoirs roulants), et, enfin, les modes collectifs (bus, minibus et bus guidé, tramway et systèmes intermédiaires, trolleybus, bateaux-bus, funiculaires, transports collectifs automatiques, et, enfin, métro et le RER qui peuvent, pour un court parcours, contribuer à ce fait.

L’entrée difficile des nouveaux systèmes.

Les systèmes et moyens de transports classiques font partie de la vie quotidienne d’une manière très différente selon les pays. Aujourd’hui, dans les pays industrialisés, on constate que la marche à pied est rendue dissuasive par la topographie, la circulation automobile ou un environnement peu favorable. Un confort peut être apporté pour le franchissement des dénivelées par des ascenseurs ou des escaliers mécaniques. Cependant, il est constaté qu’au-delà d’une distance de 800 mètres environ, le piéton cherche un mode de déplacement mécanisé. Dans les pays en voie de développement, la dimension du temps et du voyage compte moins, et l’on accepte de se déplacer sur de longues distances à pied ou à dos d’animal.

Les trottoirs roulants classiques des pays industrialisés apportent, sur les très courtes distances, ce qu’il est convenu d’appeler maintenant une « aide au piéton ». Ils sont jugés trop lents pour les distances supérieures à 200 mètres. De plus, ils ne sont pas adaptés à toutes les contraintes des sites, car ils ne peuvent pas être courbes. En outre, ils sont chers en comparaison de leurs faibles débits, et ils sont totalement insuffisants pour les très forts débits.

Sur les sites en forte pente, les funiculaires traditionnels sont bien adaptés. En revanche, leur coût est élevé. De son côté, la bicyclette connaît un regain de popularité, mais l’organisation de la circulation dans les villes rend souvent son utilisation dangereuse ou désagréable. Le véhicule automobile est de moins en moins toléré dans les zones urbaines denses. S’il est jugé polluant en ville, ou lui reproche aussi de prendre beaucoup de place sur la chaussée.

Sur les distances moyennes, les navettes routières (minibus ou autres) sont très utilisées. On leur reproche de polluer l’air ambiant lorsqu’elles sont équipées d’un moteur diesel. De plus, elles ne peuvent offrir une qualité de service suffisante : le temps d’attente qui est significatif pendant certaines plages horaires prend une importance relative plus grande pour les courtes distances.

Les tramways, les métros, les systèmes automatiques conçus pour des distances “hectométriques” (voire “kilométriques” tels que le VAL), sont a priori à classer dans les systèmes de transports lourds, et leur coût est, en général, élevé.

Répondre aux obligations créées par les transports lourds.

Les besoins que l’on voit apparaître depuis la fin du XXe siècle sont d’apporter une « aide au piéton », surtout dans les pays industrialisés où l’âge moyen de la population s’élève chaque année. En outre, il faut faciliter l’utilisation des modes de transport autonomes et légers comme le deux-roues, créer les maillons manquants dans la chaîne de transport multimodale, notamment pour les correspondances entre les différents systèmes, ou pour les rabattements sur les systèmes lourds (métro), les dessertes internes des grands pôles d’attraction (aéroports, centres commerciaux, centres de loisirs…), et la complémentarité entre les modes personnels et collectifs.

Mais aussi, dans la mesure où ils se développent, tous les grands moyens de transport créent des obligations de marche à pied sur des distances importantes ; c’est le cas du transport aérien avec les grands aéroports, de l’automobile particulière pour l’accès à d’interminables parkings étendus à perte de vue, du train avec les nouvelles gares TGV comme, par exemple, la gare Montparnasse où il faut une grande demi-heure de marche entre la station de la ligne 4 et sa place dans un TGV si elle est en tête d’une rame double ! Rappelons que, dans le métro, à Paris, on est presque autant piéton que voyageur, et on marche beaucoup avec 145 km de couloir pour 201 km de lignes en l’an 2000 !

« À moyen ou long terme, le nombre d’applications envisageables dans les villes moyennes ou zones périphériques des grandes agglomérations pourra être d’autant plus important que certaines tendances deviendront effectives : progression du maillage des transports en commun, utilisation des véhicules particuliers rendue moins incitative, développement de l’intermodalité. » Voilà ce que prédit la Revue Générale des Chemins de Fer (RGCF) à la fin de l’année 1998 : les funiculaires du futur seront-ils capables de relever le défi ?

De nouveaux systèmes, dont le câble n’est pas exclu.

Pour prendre place dans ce créneau des courtes et moyennes distances, tout nouveau système n’est acceptable qu’avec une meilleure qualité de service par rapport aux systèmes classiques, sans compter une économie soit en coût de réalisation, soit en coût d’exploitation.

De ce point de vue les systèmes à courtes distances purement « hectométriques » comme les trottoirs roulants accélérés, les navettes à câble et les ascenseurs inclinés pour les sites en forte pente, ont bien un avenir dès que leur mise au point est prouvée comme achevée, sous réserve que les coûts soient acceptables et que les expérimentations commerciales démontrent une absence de pannes. En matière de navette à câble, le « saut technologique » à réaliser est moins important, car il n’est que le prolongement de nombreux funiculaires dont la conception, simple et fiable, remonte au XIXe siècle.

Les systèmes à moyennes distances sont désormais utilisés aux États-Unis, en Allemagne, en Italie, au Japon et en France. On trouve dans cette catégorie le « SK », qui était au départ purement hectométrique et qui fut installé, dans les années 1980, sur quelques centaines de mètres à Villepinte, à Vancouver, à Shanghai, et à Yokohama, puis sur quelques kilomètres à l’aéroport de Roissy avant d’être démonté pour cause d’inadaptation et de dysfonctionnements. Toutefois, le SK de l’aéroport de Shanghai fonctionnera très bien et existe toujours.

Notons aussi l’existence du « POMA 2000 », plus réussie que celle du « SK », qui était, lui, au contraire envisagé sur des lignes urbaines de 5 à 10 kilomètres comme le futur réseau urbain de Grenoble. Grand espoir de la firme française Pomagalski, le POMA 2000 a dû réduire ses ambitions sous la forme d’une ligne de 1,5 km remplaçant l’ancien tramway à crémaillère à Laon. Le POMA de Laon a, d’ailleurs, cessé toute activité en août 2016. Hélas… De même la ville de Grenoble s’est intéressée à ce système, mais sans donner de suite. On pourrait citer le système suspendu allemand « H-Bahn » qui, comme le « POMA 2000 », était prévu au départ pour de véritables lignes urbaines comme sur le futur réseau de Erlangen, mais n’a été installé que sur une ligne courte à Dortmund, sur moins de 2 km, en attendant une nouvelle implantation à l’aéroport de Düsseldorf.

Les systèmes étrangers : le retour (déguisé) du funiculaire ?

IL existe beaucoup de systèmes à câbles dans le monde, comme les « OTIS » et « VSL » américains, le « Leitner » italien, le « Doppelmayr » autrichien, le « Skyrail » japonais. On peut y ajouter les systèmes « C100 » et « C60 » ou le « People Mover Innovia » d’Adtranz implantés surtout dans une quinzaine d’aéroports. Toutefois le niveau de vitesse légèrement supérieur à 50 km/h permet d’envisager un créneau de distance supérieur, sans pour autant atteindre celui du métro VAL que nous connaissons bien.

Autour d’eux gravitent de nombreux systèmes de technologie originale, comme l’ « Aeronovel » brésilien, le « Urbacar » fiançais, voire le « CTM » (« Continuous Transit by Magnet ») japonais et l’ex « M-Bahn » allemand etc. qui n’utilisent pas le câble, mais une « voie active » électromagnétique.

Un marché nouveau à prospecter : l’ « aide au piéton ».

Les « aides au piéton » – voilà un nouveau concept, mais une réalité ancienne – sont tout ce qui peut faire gagner du temps ou éviter d’en perdre, et moins se fatiguer sur les tronçons les plus pénibles d’itinéraires piétonniers comme les correspondances SNCF/métro à escaliers mécaniques ou les rabattements courts vers des autobus ou des trains. Leur développement éviterait de la fatigue pour les usagers des transports publics en réduisant les distances de marche à pied lorsqu’elles sont excessives pour tous ou pour une partie de la population. C’est le cas dans un grand nombre de quartiers neufs, de centres commerciaux, de zones industrielles ou commerciales, d’aéroports ou de ports où l’extension prime sur la qualité de la vie.

Certains grands pays industriels ont déjà installé des successions d’escaliers mécaniques et de trottoirs roulants dans les zones urbaines les plus encombrées. L’exemple du « Mid level » de Hong Kong est très représentatif de cette idée qui ne s’est pas encore concrétisée de manière significative en Europe.

D’autres techniques comme le trottoir roulant accéléré pourraient en faire partie, mais ce marché n’a jamais décollé surtout après l’échec du couloir du métro de la station Montparnasse-Bienvenuë du fait de l’absence jusqu’à présent de produit adapté et utilisable sans risque de chute pour les usagers. Le créneau des 200 à 400 mètres reste donc ouvert, en attendant l’appareil ait fait la preuve de sa fiabilité et de son surcoût limité par rapport an trottoir roulant classique.

L’ascenseur incliné commence à avoir le vent en poupe avec la volonté actuelle de faciliter l’accès des sites et des grands bâtiments aux personnes à mobilité réduite, notamment ces bâtiments que l’on trouve dans les programmes d’urbanisation construits sur une pente naturelle du terrain : ce sont aussi des petits funiculaires, à leur manière, et aussi des transports urbains.

De petits funiculaires dans les aéroports.

Un marché a démarré dans le monde, entre 1960 et 1996, avec plus de 150 systèmes automatiques guidés qui ont été construits. La grande majorité d’entre eux a une longueur inférieure à 3 km, un débit ne dépassant pas les 3000 à 4000 passagers à l’heure par sens, et ne desservant pas plus de trois à quatre stations.

Presque un tiers de ces petits funiculaires, à l’époque, est constitué de navettes entre deux stations, notamment dans les aéroports, et plus particulièrement en Amérique du Nord – car les Etats-Unis et le Canada représentent 40% du trafic aérien mondial en nombre de passagers. Une grande partie des lignes de dessertes internes d’aéroport ont une longueur de l’ordre de 1 à 2 km. Le système, de loin, le plus utilisé pour ces applications est le « C 100 » de AEG-Westinghouse, mais on peut noter une percée des systèmes à câble avec la navette « OTIS » et le « SK » de Roissy à l’époque.

Le concept de voie active : les funiculaires l’appliquaient sans le savoir.

Ce que les ingénieurs des transports appellent maintenant une « voie active » consiste à faire que des véhicules passifs, donc non motorisés, circulent sur cette voie qui d’une part les guide et d’autre part assure la traction. Les anciens funiculaires, avec leur câble faisant partie de la voie, étaient ainsi, sans le savoir, les pionniers de cette pratique : on constate que presque tous les systèmes étudiés spécifiquement pour les courtes à moyennes distances ont choisi ce concept ancien, remis au goût du jour.

Ceci est vrai en France, mais également dans plusieurs pays étrangers. À l’inverse, la voie active a été systématiquement abandonnée pour les lignes dépassant quelques kilomètres, pour une question de coût et de complexité technique. Seul le système de trains à sustentation et propulsion magnétiques a reçu quelques applications, comme au Japon. Notons, au passage, que le véhicule sur coussin d’air de Bertin n’est pas à voie active, la propulsion étant assurée par des réacteurs type aviation présents sur le véhicule qui, lui, évolue sur une voie totalement passive en béton, n’assurant aucune fonction de sécurité ou de signalisation.

La voie active regroupe toute une famille de systèmes automatiques guidés caractérisés par le fait que la motorisation des véhicules n’est donc pas « embarquée » (selon le terme actuel en usage) mais est fixe et posée au sol. De nombreuses solutions technologiques sont théoriquement envisageables pour assurer la propulsion : des moteurs linéaires, des câbles, des bandes, des rouleaux, des courroies magnétiques, etc. .

Alors : la  voie active, c’est bien ?

Les innovateurs ou bien les promoteurs de ces nouveaux systèmes insistent sur l’originalité ou l’aspect inédit de leur produit, alors qu’il s’agit d’une conséquence directe du choix de la voie active. Ils font constater que les véhicules sont plus légers par suite de l’absence de motorisation embarquée, ce qui est vrai, sans plus, mais il faut tenir compte du poids, conséquent, des organes de liaison avec la voie active comme l’induit de moteur linéaire ou le « grip » (terme américain pour la pince enserrant le câble) par exemple. La réduction des masses en mouvement, certes, permet aussi d’alléger la voie, sans compter le surpoids des équipements supplémentaires pour rendre la voie active. La légèreté du véhicule, non motorisé, est favorable pour la consommation d’énergie, mais le rendement global de la chaîne de traction d’une voie active est moindre que celle d’une voie classique.

Puisque la voie active n’a pas besoin de puissance embarquée, elle se passe de la transmission d’énergie du sol au véhicule : donc pas de système de caténaire ou du troisième rail. Une batterie, avec recharge à l’arrêt en station, peut suffire pour l’éclairage et l’alimentation d’auxiliaires ou de petits systèmes électroniques embarqués. Cet avantage est, bien sûr, limité dans les cas où il faut beaucoup de courant à bord du véhicule s’il y a du chauffage ou de la climatisation, ce qui arrive souvent sur les aéroports exposés aux climats extrêmes. Le principal inconvénient de la voie active réside dans le fait que certains des équipements utilisés sont de nature à induire des limitations en matière de vitesse, de débit ou de longueur de ligne.

Parmi les exemples d’applications actuelles de la voie active, on peut citer des dessertes d’aéroport (Cincinnati, Narita), des liaisons entre des parkings et des centres de villes (Boston, Langres), des liaisons entre deux centres d’activités (Laon jadis, Thonon), des rabattements sur les lignes de transports lourds (Lyon).

La traction par câble n’est pas un « has been ».

Le câble est la solution la plus couramment utilisée pour réaliser la voie active mécanique. Les autres solutions telles que les courroies, les bandes, les rouleaux sont restées embryonnaires même s’il faut signaler de récents travaux aux Etats-Unis sur un système entraîné par bandes. Si, dès la fin du XIXe siècle, les tramways à câble étaient très répandus (avec, par exemple, jusqu’à 62 lignes réparties dans 28 villes des Etats-Unis), ils ont progressivement disparu des transports urbains si l’on excepte le « Cable Car » de San Francisco et les funiculaires implantés dans des sites de configuration très particulière.

Après cette longue interruption pendant laquelle les solutions automotrices, plus souples, se sont généralisées, le câble a connu un petit regain d’intérêt â partir du début des années 1970, par la conjonction de deux facteurs : d’une part, l’expérience acquise dans les transports par câble de montagne, du fait de l’essor du ski, et, d’autre part, l’émergence de systèmes automatiques où le câble remplit d’autres fonctions que la traction : il impose et contrôle la vitesse, il permet de connaitre la position du véhicule et il participe à la sécurité anticollision.

Mais  le câble a l’inconvénient d’être limité en vitesse, inconvénient qui le rend peu adapté aux lignes importantes avec des inter-stations longues. La vitesse maximale au-delà de laquelle les phénomènes de bruit et de vibrations apparaissent est actuellement de l’ordre de 35 à 45 km/h, modulable selon la configuration des sites, et pourrait évoluer dans le futur en fonction des améliorations technologiques. La consommation d’énergie des systèmes à câble peut difficilement être comparée de manière générale à celle des systèmes de transports urbains classiques avec un moteur sur le véhicule, car, si les pentes sont un facteur favorable pour la comparaison dans la mesure où une récupération directe d’énergie potentielle est possible, il se trouve que l’augmentation de la tension du câble est un facteur défavorable. En fin de compte, la consommation est liée à divers paramètres comme le rayon et le nombre des courbes, les longueurs des inter-stations, le nombre de poulies motrices, la répartition des masses. IL est intéressant de constater qu’en France et aux États-Unis, les tentatives pour adapter la traction par câble aux transports urbains automatiques ont été les plus nombreuses, mais le Japon, l’Italie et l’Autriche, eux aussi, ont eu récemment quelques mises en service. Le funiculaire renaît éternellement de ses cendres.