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Moyen de transport, le chemin de fer utilise des voies ferrées constituées par des bandes d’acier parallèles (rails) fixées sur des supports et sur lesquelles roulent des trains.
Histoire du chemin de fer
Le transport par le chemin de fer nécessite le déploiement d’une logistique importante (signalisation, postes d’aiguillage, indicateurs, gares, systèmes de réservation, etc.). Le respect des horaires est primordial pour la sécurité de l’exploitation. La rentabilité de l’exploitation ferroviaire dépend du taux d’occupation des trains mis à disposition de façon régulière et planifiée.
Le transport ferroviaire est assez peu coûteux en énergie, car le coefficient de frottement des roues motrices sur les rails est très faible (environ 50 fois plus faible que celui d’un véhicule routier). De plus, une voie ferrée (même pour un train à grande vitesse (TGV) occupe beaucoup moins d’espace qu’une autoroute. Le chemin de fer constitue un moyen de transport des plus sûrs.
Age d’or du chemine de fer
La machine à vapeur est inventée par Denis Papin, et adaptée à l’industrie par James Watt. George Stephenson construit la première locomotive en 1814 et fonde les chemins de fer.
Le perfectionnement de la locomotive à vapeur en 1818 (la « Puffing Billy » de l’Anglais William Hedley) inaugure l’ère de l’industrialisation et de la société moderne. A cette époque, il existe déjà des trains tirés par des chevaux, utilisés pour le transport du charbon. Mais la machine à vapeur permet d’allonger considérablement les trajets. Durant le XIXe siècle, la construction et le développement des chemins de fer vont être le principal moteur de la révolution industrielle.
En 1825, la première ligne de chemin de fer est exploitée en Grande-Bretagne entre Stockton et Darlington. En 1860, il existe déjà plus de 50 000 kilomètres de voies aux Etats-Unis, et en 1869, la première voie transcontinentale américaine est inaugurée, donnant un formidable élan à l’unification du pays. En 1891, le Transsibérien est lancé ; à son achèvement, en 1916, la ligne devient la plus longue du monde avec 7371 kilomètres.
La voie ferrée est le principal moyen de transport de cette époque, avec le bateau.
En 1879, Werner Siemens présente à l’exposition industrielle de Berlin un premier modèle de locomotive électrique. Elle atteint 7 km/h avec une puissance de trois chevaux-vapeur. Dans un premier temps, cette invention est mise à contribution dans les villes, pour les tramways et métros. Ce n’est qu’au tournant du siècle que les premières lignes de chemins de fer électrifiées voient le jour (dès 1883 en Angleterre, en 1900 en France).
Les chemins de fer au XXe siècle
En 1903, on peut déjà rouler à 210 km/h avec une locomotive électrique. Dès 1890, on met au point des freins automatiques à air comprimé. Jusqu’alors, les wagons étaient freinés manuellement et individuellement. Avec ces nouveaux freins, toutes les roues du train sont freinées simultanément. Ils sont dits « automatiques » car, en cas d’interruption dans l’alimentation en air, c’est-à-dire quand un wagon est décroché du reste du train, celui-ci est automatiquement freiné.
Au début du siècle, la locomotive à vapeur atteint le maximum de ses performances.
Quelques modèles seront encore construits jusqu’à la Seconde Guerre mondiale. Les premières locomotives Diesel sont mises au point avant la Première Guerre mondiale, mais il faut attendre les années 20 pour leur mise en service. Les premiers wagons diffèrent assez peu des voitures à cheval. Ils sont construits selon le même principe. Rapidement, apparaissent en Europe des wagons à compartiments non communicants, avec un couloir latéral.
Il existait initialement quatre classes : les premières classes disposaient de sièges rembourrés, d’un toit et de vitres aux portes et aux fenêtres. La quatrième classe se composait de bancs en bois et était à ciel ouvert. Aux Etats-Unis, les premiers wagons étaient ouverts à tous, il n’y avait pas de classes. Ce n’est qu’en 1890 que les premiers wagons à compartiments apparaissent outre-Atlantique. Dès le début du XXe siècle, les wagons sont chauffés et électrifiés.
Le chemin de fer conserve son statut de premier moyen de transport jusqu’à la fin de la Seconde Guerre mondiale. L’avion, qui a bénéficié de l’effort de guerre et a accompli des progrès considérables, devient, après 1945, un concurrent important et performant pour les longues distances. Sur les moyennes et courtes distances, c’est l’automobile, désormais à portée de toutes les bourses, qui concurrence le train.
Dans le domaine du transport de marchandises, la route et les semi-remorques sont désormais préférés au chemin de fer, lequel se retrouve bientôt en crise. Les pertes sont considérables, et de nombreuses fermetures de lignes ont lieu dans les années 70.
Dans le monde entier, la solution adoptée pour sortir le chemin de fer de la crise est le train à grande vitesse. Un précurseur, le « Shinkansen » japonais, relie, dès la fin des années 60, plusieurs villes à une vitesse d’environ 200 km/h. La France suit cet exemple avec le TGV, au milieu des années 80, et reste jusqu’à maintenant le leader dans ce domaine. Le TGV est depuis longtemps le train le plus rapide au monde (avec 553 km/h). Toutefois, sa vitesse de croisière ne dépasse pas 300 à 400 km/h.
Aujourd’hui, l’avenir semble venir des trains à lévitation magnétique : le « Maglev » japonais a battu son propre record de vitesse (550 km/h le 24 décembre 1997) le 14 avril 1999 en atteignant 552 km/h. Le système de la lévitation magnétique a été adopté en Allemagne sur la ligne Berlin-Hambourg pour être finalement abandonné à cause de son coût prohibitif.
La vitesse, le confort, la situation des gares au centre des grandes villes font désormais du train un concurrent sérieux de l’automobile et de l’avion. En Europe, les lignes aériennes intérieures subissent déjà cette concurrence : elles enregistrent une baisse de leur activité, alors que le chemin de fer progresse.
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