Des trains et du climat

Photo Jean-Louis Jourdan, Alexandre Kaddouri, Joëlle Tournebize / Direction du développement durable, SNCF / May 2nd, 2013

Pour le transport ferroviaire, le changement climatique représente un défi très concret. Entre les vagues de chaleur qui déforment les rails et les inondations qui perturbent le trafic, les infrastructures sont d'ores et déjà mises à l'épreuve. Le confort des voyageurs, lui aussi, pose davantage de problèmes. Comment anticiper, comment s'adapter ? Les grandes entreprises ferroviaires y réfléchissent depuis plusieurs années et des stratégies apparaissent, qui dessinent une action à court, moyen et long terme.

« Une élévation de 4°C de la température entraînerait des vagues de chaleur sans précédent, de graves sécheresses et d’importantes inondations dans de nombreuses régions, ce qui aurait de sérieuses répercussions sur les écosystèmes et les services qui leur sont associés », pouvait-on lire dans un rapport demandé par la Banque mondiale et publié fin 2012. Et de poursuivre : « le monde a connu récemment une série d’événements extrêmes qui soulignent la vulnérabilité des pays en développement mais aussi des pays riches et industrialisés ».

La perspective d’un changement climatique substantiel d’ici la fin du siècle est désormais une certitude. Des prévisions actualisées seront présentées par le Groupe intergouvernemental d’étude du climat dans son cinquième rapport, mais les équipes de recherche françaises ont déjà soumis, en février 2012, leur contribution à ces nouvelles estimations (PDF). Elles prévoient une augmentation des températures moyennes de 2 à 6°C d’ici 2100.

Les conséquences du changement climatique sur les conditions météorologiques en Europe sont d’ores et déjà bien identifiées dans leur typologie même si nous n’avons encore que peu d’éléments quant à leur intensité ou leur localisation exacte. Pour un pays comme la France, elles suggèrent notamment une multiplication des événements climatiques extrêmes : précipitations intenses, conduisant à des inondations ; canicules estivales ; épisodes de grand froid.

Partout dans le monde, on commence à prendre la mesure de cet impact. Aux Etats-Unis, aujourd’hui, un quart des retards des transports de surface sont imputables au mauvais temps et il est prévu que la sécheresse et les tempêtes augmentent en fréquence, en force et en durée dans les années à venir.

Afin de réduire la vulnérabilité du système ferroviaire et plus généralement du système de mobilité, les grandes entreprises de transport et les pouvoirs publics ont commencé à définir une stratégie d’adaptation de leurs activités. Au Royaume-Uni, par exemple, 550 milliards de livres (611 milliards d’euros) devront être dépensés dans les infrastructures d’ici 2050 pour les adapter au changement climatique ; par exemple, un milliard de livres devra être consacré à la protection contre les inondations d’ici à 2035, une augmentation de plus de 80 % des dépenses actuelles dans ce domaine.

Mais il ne s’agit pas seulement de chiffres. La façon même dont on conçoit et dont on organise les mobilités sera impactée. De tels enjeux exigent un travail de réflexion particulier.

Enjeux et méthodes
Quels sont les enjeux pour un intégrateur de mobilité ? Du point de vue industriel et commercial, le changement climatique aura des conséquences sur le confort des voyageurs et des collaborateurs, le flux de marchandises, les matériels roulants (caractéristiques techniques et cycle de maintenance, nettoyage, climatisation…), les gares (choix de localisation, de conception et de rénovation) ou l’infrastructure (voies, végétation…) ou sur l’offre de services de mobilité de bout en bout que peuvent proposer les opérateurs de transport. Cela impacte aussi, logiquement, les choix d’investissements pluriannuels dans les différentes parties de l’outil de production.

Fondamentalement, l’enjeu est de s’adapter à de nouvelles conditions d’exploitation. Le Troisième rapport d’évaluation du GIEC évoque plus précisément l’ « ajustement des systèmes naturels ou humains en réponse à des stimuli climatiques ou à leurs effets, afin d’atténuer les effets néfastes ou d’exploiter des opportunités bénéfiques ».

Une réflexion stratégique de cette ampleur doit être menée avec les pouvoirs publics. En France, une étape décisive a été le Grenelle de l’Environnement (2007). Il a été décidé d’élaborer un Plan national d’adaptation au changement climatique (PNACC) pour différents secteurs d’activité, dont le domaine des transports.

Le PNACC identifie diverses actions. Il s’agit notamment d’anticiper et limiter les dégâts éventuels par intervention ex ante sur les facteurs qui vont déterminer l’ampleur des dégâts (par exemple l’urbanisation des zones à risques). Mais l’enjeu est aussi d’organiser la remise en état rapide d’équipements qui auraient subi les impacts liés au changement climatique (par exemple rétablir rapidement la distribution électrique après un événement extrême).

SNCF s’est inscrit dans cette réflexion en créant un groupe de travail qui a réuni les spécialistes des différents secteurs de l’entreprise tout en faisant intervenir des professionnels et experts externes. Plutôt que de réaliser une étude spécifique pour chacune des composantes du système ferroviaire, c’est une approche systémique qui a été mise en œuvre.

Une question centrale était de définir des orientations stratégiques pour l’adaptation des activités. Les six étapes-clés décrites dans Économie de l’adaptation au changement climatique de Christian de Pertuis et al (2010) ont servi de référence. Après une première phase d’identification des impacts du changement climatique, de leurs échéances et de la vulnérabilité des zones, il a fallu identifier les mesures d’adaptation prioritaires en fonction des impacts identifiés. Une évaluation des mesures prioritaires et la sélection de ces mesures en cohérence avec la stratégie globale ont permis de finaliser la phase d’étude avant de passer à la phase opérationnelle.

Un travail de cette ampleur ne peut être mené isolément : une attention particulière a été portée sur les expériences étrangères. Que nous apprennent-elles ?

Vulnérabilités nouvelles : leçons espagnoles, britanniques et japonaises

« Dans certains scénarios, Paris devra apprendre à vivre sous le climat qui ressemble à celui que l’on trouve aujourd’hui à Séville, dans le Sud de l’Espagne », explique le chercheur Stéphane Hallegatte. Pour confronter les résultats de nos études sur le dossier « canicules » à des réalités terrain, un partage d’expérience avec les chemins de fer espagnols (RENFE) a été organisé sur les conditions d’exploitation d’opérateurs de mobilité dans le sud de l’Europe.

Les unités de climatisation installées à bord des AVE, trains à grande vitesse espagnols, possèdent des caractéristiques supérieures à celles installées dans des trains comparables d’autres pays. Les spécifications de conception pour la climatisation des AVE sont les suivantes : avec une température extérieure de 40°C et un taux d’humidité relatif de 43%, l’intérieur des voitures ne doit pas dépasser 25°C en température et 40% en taux d’humidité relatif.

Les équipements de climatisation doivent être conçus pour toujours fonctionner et ce quelles que soient la température ou l’humidité extérieure. Une compensation financière des passagers est prévue en cas de panne.

Mais le confort des voyageurs n’est qu’une partie de l’affaire. Les infrastructures sont elles aussi concernées, et sur ce plan les décisions sont lourdes de conséquences. Du fait de la forte intensité en capital et de la durée de vie relativement longue de ces installations, les décisions qui façonnent aujourd’hui le développement des infrastructures de transport auront des répercussions sur les 30, 50, voire les 100 prochaines années depuis la conception jusqu’à leur fin de vie (Cf. PDF).

L’ADIF, gestionnaire des infrastructures ferroviaires espagnoles, a cherché à identifier et évaluer les risques posés par l’augmentation de la fréquence des inondations due au changement climatique et à déterminer le degré d’urgence des actions correctives éventuellement nécessaires. Onze études de risques d’inondations dans différentes régions espagnoles ont été réalisées : dans chaque cas, un zonage des risques d’inondations a été effectué afin de connaître a priori les portions de ligne affectées par des risques accrus d’inondation ou par les mouvements des bassins versants ; une analyse paramétrique des risques est effectuée en tenant compte du degré de probabilité du déclenchement d’une catastrophe par les mouvements de terrain ou l’action des eaux et de la gravité des endommagements ; ensuite, une étude détaillée des éléments des infrastructures ferroviaires (terrassements, ponts, tunnels) a été entreprise afin d’examiner l’impact d’une inondation sur l’état de chacune de ces structures et de mettre en œuvre les différentes stratégies et mesures pour prévenir ou atténuer les impacts, sans omettre le maintien de l’équilibre naturel du système hydrologique.

L’ADIF a conclu à une diminution de la pluviométrie résultant du changement climatique, et à la forte probabilité de fortes tempêtes dans des zones critiques, qui pourraient affecter les infrastructures au point de diminuer ou de supprimer de la capacité ferroviaire et donc avoir un effet néfaste sur la circulation des trains. Le but ultime de l’étude est de disposer d’un document dans lequel les problèmes susceptibles d’être rencontrés par les infrastructures du fait de phénomènes géologiques et hydrologiques sont identifiés et évalués, le degré d’urgence des éventuelles actions correctrices étant déterminé.

Les vagues de chaleur apparaissent à l’évidence comme une menace prioritaire. Des mesures particulièrement intéressantes sont mises en place ou sont en cours de développement par Japan Railways (JR). JR Central a constaté une augmentation de la température des rails ces dernières années (plus de 60°C). Pour éviter le gauchissement de la voie, la maintenance des longs rails soudés et des joints de rail doit être renforcée. Les procédures de mesures, les méthodes pour la maintenance spécifiques pour cette période de l’année à forte chaleur sont mises en place par l’exploitant. Afin d’atteindre le « zéro accident » dû au gauchissement de la voie, les structures de voie nécessitant une maintenance renforcée sont identifiées ainsi que le type de maintenance à effectuer. La température maximale estimée, qui était fixée à 60°C, est modifiée à 65°C. Des changements dans la gestion des longs rails soudés par rapport à cette augmentation de la température sont étudiés par JR East. La révision des analyses du degré de sûreté au niveau des fixations de traverses est également étudiée. JR West met également en place des mesures pour prévenir le gauchissement de la voie. Un véhicule de maintenance avec caméra CCD pour détecter l’ouverture du joint a été développé. Des dispositifs pour la mesure d’écartement de la voie ont également été testés. JR Kyushu et JR Shikoku ont également mise en place une optimisation des opérations des changements des rails afin de diminuer les accidents lors de grandes chaleurs mais également les grands froids.

Dans un contexte climatique différent, Network Rail, qui gère les infrastructures britanniques, a identifié toute une série d’impacts et leurs conséquences.

Vulnérabilités des infrastructures et leurs effets

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(Source : Network Rail, octobre 2010)

À côté du réseau ferré et des trains, il y a aussi la question des bâtiments, qui pour être moins cruciale n’en est pas moins à l’ordre du jour. À titre d’exemple, la gare de Blackfriars à Londres connaît depuis quelques années des travaux de reconstruction importants, pour un coût total de 550 millions de livres (633 millions d’euros). Cette gare fait partie de la Thameslink reliant Bedford à Brighton via Gatwick. Le programme de redéveloppement a été élaboré en tenant compte des implications à long terme du changement climatique, y compris en termes de contraintes réglementaires. La nouvelle gare sera équipée de systèmes de recueil des eaux de pluie, d’isolation thermique et des panneaux solaires photovoltaïques pour diminuer la dépendance de la gare envers les réseaux d’eau et d’électricité. La gare produira ainsi sur site environ 50 % de ses besoins en électricité. Network Rail considère l’implantation de ces panneaux comme un essai grandeur nature qui lui permettra d’évaluer les bénéfices de cette technologie et de son application à d’autres infrastructures dans l’avenir.

La stratégie SNCF
C’est en prenant en compte ces différents exemples que SNCF a construit sa stratégie d’adaptation. Le cœur de cette stratégie repose sur une série de mesures « sans regret », c’est-à-dire des mesures dont le bilan coût / bénéfice demeure favorable quel que soit le rythme d’évolution du climat.

L’ensemble s’articule en trois volets. Le premier est dédié à la constitution d’une base de connaissances permettant d’affiner la mesure des risques et des pertes associées, de mieux évaluer la faisabilité et le coût des solutions techniques. Le deuxième dédié à la mise au point d’outils d’aide à la décision aux différents horizons de temps pertinents : gestion de crise dans l’urgence, investissements et plans de prévention pour le moyen terme. Le troisième volet est dédié à la mobilisation des parties prenantes internes et externes sans lesquelles SNCF ne pourra agir : personnels, autorités organisatrices, pouvoirs publics, clients.

Des solutions techniques sont également connues – sous réserve toutefois des solutions nouvelles, par hypothèse plus efficientes, que pourraient apporter les progrès technologiques. Ces solutions sont d’ores et déjà mises en œuvre par les opérateurs présents dans des pays au climat plus rude que le nôtre ; elles sont également déployées, sur le mode de la gestion de crise, par SNCF lors des incidents climatiques extrêmes.


Une réponse multiple aux vagues de chaleur : solutions techniques

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(Source : SNCF 2012)

SNCF, investisseur de long terme, doit envisager les « décisions sans regret » concernant les briques industrielles qui seront encore en service dans la période 2030 – 2050. À cette fin, différentes solutions sont proposées.

La première est d’élaborer puis d’actualiser une cartographie territorialisée des vulnérabilités climatiques sur la base des prévisions à 30 ans issus des modèles de Météo-France (Arpège) et IPSL/Jussieu. Ce travail doit être partagé avec RFF pour la vulnérabilité de l’infrastructure. Seconde piste, actualiser les normes de construction et de maintenance de l’infrastructure en concertation avec le gestionnaire national (RFF), les orientations en matière de végétalisation des corridors ferroviaires, les recommandations et spécifications techniques européennes ou internationales pour la résilience du matériel roulant, les clauses d’assurance du transporteur vis-à-vis du risque climatique. Troisième piste, initialiser une réflexion sur la gestion multi-acteurs d’une crise climatique longue (acteurs, processus de décision, d’information publique, plans de substitution, « plan rouge climatique »). Quatrième piste enfin, stimuler l’innovation pour l’écoconception des composantes de l’écosystème ferroviaire.

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