Acela
| Acela Express | ||
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| Type | Train à grande vitesse | |
|---|---|---|
| Pays | États-Unis | |
| Départ | Washington, Union Station | |
| Terminus | Boston, South Station | |
| Itinéraire | 2100-2290 | |
| Longueur du parcours | 735 km | |
| Exploitant | Amtrak | |
| Premier jour de circulation | 11 décembre 2000 | |
| Matériel mis en jeu | Acela 2000, Avelia Liberty | |
| Écartement | 1435 mm | |
| Électrification | oui | |
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L'Acela, ou Acela Express jusqu'en , est un train Amtrak circulant dans le corridor Nord-Est aux États-Unis entre les gares de Washington D.C et Boston, avec quatorze arrêts intermédiaires tels que Philadelphie ou New York. Il s'agit du seul matériel adapté à la grande vitesse dans le pays et sur l'ensemble du continent américain, qui roule à 240 km/h sur une portion de 54,6 km[1].
L'Acela a transporté plus de 3,4 millions de passagers en 2016, ce qui fait de ce train le deuxième train le plus fréquenté de tous les États-Unis et rapporte 585 millions de dollars à Amtrak soit 25 % de ses revenus totaux[2].
L'Acela Express opère sur des voies qui sont aussi utilisées par des trains de banlieue et de fret qui sont plus lents, ce qui l'empêche d'atteindre les performances obtenues sur les lignes à grande vitesse en Europe, sa vitesse maximale étant de 240 km/h entre Mansfield (Massachusetts) et Richmond (Rhode Island). L'Acela utilise la technologie pendulaire qui permet des vitesses plus importantes dans les courbes[3]. Le trajet entre les gares de New York (Pennsylvania Station) et de Washington D.C distantes de 364 km, est effectué en 2 h 45 avec les arrêts intermédiaires soit une vitesse commerciale de 132,3 km/h. Cela a permis à l'Acela de capter[4] 75 % du trafic entre New York et Washington[5].
Cependant, la vitesse de l'Acela Express est limitée par le trafic et les infrastructures. En effet, la section de 372 km entre New York et Boston est parcourue au minimum en 3 h 30 min soit une vitesse commerciale de 106 km/h[6]. Finalement, le trajet total long de 735 km prend entre 6 h 38 min et 6 h 50 min[6] soit une vitesse commerciale d'environ 113,1 km/h.
L'équipement actuel de l'Acela Express devait être remplacé à partir de 2021 par des rames Avelia Liberty. Ces nouvelles rames peuvent accueillir plus de passagers et peuvent s'incliner plus fortement dans les courbes ce qui leur permettent de rouler à une vitesse plus importante. Les rames actuelles devraient être totalement remplacées d'ici 2027[7].
Histoire
[modifier | modifier le code]Contexte
[modifier | modifier le code]Après le succès du Shinkansen japonais, la loi de 1965 sur les transports terrestres à grande vitesse autorise le gouvernement des États-Unis à examiner l’intérêt d'une ligne à grande vitesse ; ce qui mène à la création du Metroliner, le prédécesseur de l'Acela. Durant les années 1980, l'administration américaine des chemins de fer explore la possibilité de la création de lignes à grande vitesse aux États-Unis. Cinq possibilités seront proposées incluant le corridor nord-est[8].
Amtrak demande alors aux équipementiers de faire des propositions. Un train SJ2000 est loué de Suède pour réaliser des tests entre et entre Washington D.C. et New York City. Siemens présente également l'ICE 1 entre et . Ces tests permettent à Amtrak de définir un cahier des charges pour un appel d'offres d'un train capable de rouler à 240 km/h (150 mph) remporté par le projet conjoint de Bombardier (75 %) et d'Alstom (25 %)[9],[10].
La mise à grande vitesse du corridor du Nord-Est est cependant sujette à des limitations imputables au fait que le réseau a été construit au cours de la seconde moitié du XIXe siècle et qu'il traverse une région densément peuplée de la côte Est. Il n'est donc pas envisageable de créer une ligne grande vitesse entièrement nouvelle. Une autre solution serait de procéder à des aménagements locaux permettant d'accélérer la vitesse commerciale des trains, mais Amtrak ne semble pas vouloir se décider en ce sens[11].
Développement
[modifier | modifier le code]Le , Amtrak dévoile le nom que porteraient ses trains dans le corridor Boston-Washington sur un trajet de 735 km : Acela (prononcé ə'sɛlə), un mot-valise combinant Excellence et Acceleration. À ce moment, le service passagers était effectué dans le corridor et son prolongement vers Newport News (Virginie) par plusieurs types de trains et à des vitesses différentes. L'Acela devait devenir le terme générique pour tous ces trains en y accolant une expression de vitesse : Acela Express pour remplacer le rapide Metroliner, Acela pour ceux à vitesse moyenne ou régionaux et Acela Commuter pour les trains locaux[12]. Au total, 20 nouveaux trains devaient rouler sur le corridor Nord-Est[13]. De nombreux changements ont dû être réalisés sur ce dernier pour que l'Acela Express puisse l'emprunter. Tout d'abord, il a fallu étendre l'électrification de New Haven à Boston (avant cette électrification les trains à destination de Boston devaient passer au diesel à partir de New Haven) et supprimer un certain nombre de passages à niveau[13],[14].
Le , le premier Acela Regional remplace le NortheastDirect sur la première ligne électrifiée du corridor[15],[16]. Au fur et à mesure de l’électrification des lignes, de plus en plus de trains devinrent des Acela, le trajet inaugural, avec des personnalités à bord, eu lieu le , suivi par le premier trajet commercial le [17] avec quelques mois de retard. Ce retard était imputable notamment au fait que les rames étaient dix centimètres trop larges pour s'incliner totalement, ce qui réduisait la vitesse maximale prévue. Le nom Acela Commuter ne fut jamais introduit et, le , le nom Acela fut réservé exclusivement au service Express, pour se conformer à l'acronyme qui le forme.
En 2005, la part d'Amtrak sur le marché du transport entre New York et Boston avait atteint 40 %, contre 18 % avant l'Acela. Avec la popularité croissante de L'Acela Express, plus moderne et plus rapide, le service Metroliner fut supprimé fin 2006[18]. Pour répondre à une demande toujours plus importante, on ajouta des trajets Acela[19].
En 2011, la flotte d'Acela avait atteint la moitié de sa durée de vie prévue. Amtrak a donc proposé plusieurs options de remplacement. La commande devait être passée en 2012 et devait concerner 40 nouvelles voitures. Les trains existants auraient alors reçu deux voitures supplémentaires, permettant donc de passer d'une configuration 1-6-1 à 1-8-1. Ces rames plus longues auraient nécessité des modifications des installations d'entretien à Boston, New York et Washington. L'entrée en service de ces rames modifiées était alors prévue pour 2014[20]. Ce plan a été annulé en 2012 pour favoriser le remplacement des rames de la flotte Acela[21].
En janvier 2014, Amtrak a publié un appel d'offres pour 28 rames Acela, ou plus, dans une commande groupée avec la California High-Speed Rail. Cependant, après des discussions avec les constructeurs, les deux entités ont conclu que leurs besoins en matériel étaient trop éloignés et ont donc décidé de ne pas poursuivre l'appel d'offres conjoint[22].
En 2016, Alstom conclut un contrat de 2,45 milliards de dollars avec le gouvernement américain pour la modernisation de la ligne à grande vitesse, la livraison de 28 nouveaux trains pendulaires à grande vitesse (TGV Avelia Liberty) et leur entretien[23],[24].
Coût
[modifier | modifier le code]Le contrat initial d'Amtrak avec le consortium Bombardier-Alstom portait sur la livraison de 20 rames (six voitures chacune, avec des motrices à l'avant et à l'arrière) pour 800 millions de dollars[25]. Finalement, en 2004, Amtrak a payé au total 1,2 milliard de dollars pour les 20 rames plus 15 locomotives à grande vitesse supplémentaires et la construction d'installations de maintenance à Boston, New York et Washington[26].
Ingénierie
[modifier | modifier le code]Train Acela de première génération
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| Exploitant(s) | Amtrak |
|---|---|
| Désignation | Acela Express |
| Motorisation | Onduleurs Alstom GTO et moteurs de traction asynchrones triphasés à courant alternatif |
| Composition | deux motrices encadrant six voitures |
| Conduite | deux conducteurs (pilote et copilote) |
| Commande | 20 rames |
| Construction | 1998-2001 |
| Constructeur(s) | Bombardier, Alstom |
| Nombre | 20 rames |
| Mise en service | 11 décembre 2000 |
| Période de service | 1998-2022 (prévisionnel) |
| Effectif | 20 rames |
| Service commercial | 2000-2022 (prévisionnel) |
| Retrait | 2022 (prévisionnel) |
| Affectation | Corridor Nord Est |
| Aménagement | 4 voitures affaires, 1 voiture bar et 1 voiture première classe |
| Utilisation | Service passager |
| Disposition des essieux | Bo′Bo′+2′2′+2′2′+2′2′+2′2′+2′2′+2′2′+Bo′Bo′ |
|---|---|
| Écartement | standard (1 435 mm) |
| Alimentation | 25 kV 60 Hz, 12,5 kV 60 Hz, 11 kV 25 Hz |
| Captage | pantographes |
| Tension ligne de contact | 25 kV 60 Hz, 12,5 kV 60 Hz, 11 kV 25 Hz V |
| Puissance continue | 1150 kW (par moteur), 4600 kW (par voiture moteur), 9200 kW (par rame) kW |
| Effort de traction | 220,2 kN |
| Ø roues motrices | 1016 mm |
| Tare | 565 t |
| Largeur | 3,18 m |
| Hauteur | 4,32 m |
| Longueur totale | 202,91 m |
| Empattement total |
10,74 m (Motrice) 18,14 m (remorque voyageurs) m |
| Portes | Portes coulissantes à un vantail |
| Capacité | 304 (44 première classe; 260 classe affaire) p. |
| Climatisation | oui |
| Vitesse maximale |
266 km/h (conception) 240 km/h (service) km/h |
La première génération de rame Acela est un ensemble unique de véhicules ferroviaires conçus sur mesure pour respecter les exigences en matière de matériel roulant établies par la Federal Railroad Administration (en). Cela comprend la capacité à résister à une collision avec un train de marchandises à grande vitesse et ce sans se coucher. La plupart des fabricants ayant émis un intérêt pour cet appel d'offres n'ont pas été capables de répondre à ces exigences structurelles, notamment en raison de l'augmentation des coûts et de la complication de la fabrication des trains. Finalement seulement trois constructeurs répondaient à ces exigences : ABB (constructeur du SJ2000), Alstom (constructeur du TGV français) et Siemens (constructeur de l'ICE allemand)[27].
C'est la proposition d'Alstom qui fut retenue. Il s'agit d'un train pendulaire, ce qui autorise une vitesse plus élevée dans les courbes sans modifier la voie existante et améliore le confort des voyageurs sur le parcours sinueux qu'il est amené à parcourir. Extérieurement, il ressemble au TGV d'Alstom circulant en France. Sa propulsion, issue de celle du TGV, fut mise au point par Alstom, tandis que son système de pendulation fut mis au point par Bombardier.
La conception utilise deux motrices (une à chaque extrémité) dérivées de celles utilisées par le TGV français. Elle opère à une tension de 11 000 volts AC et une fréquence de 25 ou 60 Hz. Plusieurs autres caractéristiques proviennent des TGV français, telles que la présence de quatre moteurs asynchrones par motrice, le système de freinage par récupération, le châssis, les disques de frein (trois sur une voiture Acela contre quatre sur un TGV) ou encore les techniques de gestion de l'énergie d'accident pour contrôler les déformations structurelles[28].
Les chariots basculants (technologie des trains pendulaires) sont basés sur les trains LRC de Bombardier utilisés par VIA Rail Canada. Les voitures du train sont plus lourdes que celles du TGV pour répondre aux normes de la FRA[29]. C'est pour cette raison que les équipes françaises et canadiennes ayant testé ce train l'ont surnommé « le cochon »[10],[30]. Cet ajout de poids a conduit à réduire le rapport puissance/poids d'une motrice Acela à 22,4 chevaux par tonne contre 30,8 pour une rame TGV Réseau. Les voitures Acela sont couplées de façon semi-permanente mais elles ne sont pas articulées comme le TGV c'est-à-dire qu'il y a deux bogies par voiture au lieu d'un sur un TGV.
Vitesses
[modifier | modifier le code]L'Acela a été conçu pour une vitesse limite de 266 km/h[31] (la grande vitesse ferroviaire se définit habituellement comme au-delà de 250 km/h), il n'atteint cependant que 240 km/h sur un court tronçon de 55 km dans l'État de Rhode Island et le Massachusetts. La vitesse commerciale des services s'établit à 132,3 km/h entre Washington D.C. et New York, 106 km/h entre New York et Boston. Sur l'ensemble de l'itinéraire, la vitesse commerciale est de 113 km/h.
En pratique, la vitesse de l'Acela Express dépend beaucoup des restrictions locales le long de son trajet, notamment dans les zones urbaines. En plus de ces restrictions, l'Acela doit régulièrement ralentir lorsqu'il passe sur des ouvrages d'art anciens, dont certains ont plus de 100 ans. Au total, 224 ouvrages d'art ont dépassé leur durée de vie nominale[32].
Pour le lancement de l'Acela, Amtrak a amélioré la voie le long du fleuve Connecticut pour permettre une vitesse de 177 km/h[33]. En règle générale, le système de support des caténaires a été construit dans les années 1930 (pour la section entre Washington D.C. et New Haven)[34]. La Pennsylvania Railroad a déjà fait rouler des trains d'essai Metroliner à 264 km/h et voulait faire fonctionner ce service à des vitesses atteignant 241 km/h. Les tests de certification pour une exploitation commerciale à 257 km/h, qui implique des essais à 266 km/h, ont commencé en 2012 pour la section entre Trenton et le New Brunswick[35].
La section la plus lente du corridor Nord-est est la portion entre New Haven dans le Connecticut et New Rochelle dans l'État de New York qui est fortement utilisée par les trains de banlieue. L'Acela Express n'atteint que 145 km/h sur une section de 6,4 km dans l'État de New York et ne dépasse que rarement les 97 km/h[36]. À partir de 2017, le remplacement des caténaires et des travaux sur les ouvrages d'art ont été réalisés et se sont achevés mi-2018[37].
Le temps de trajet le plus rapide entre New York et Washington D.C. était de 2 h 45 min en 2012. 450 millions de dollars ont été alloués par l'administration Obama pour améliorer la signalisation et remplacer les caténaires[38] entre Trenton et le New Brunswick, ce qui permettra d'atteindre des vitesses de 257 km/h sur 37 km. Ces améliorations devraient être achevées durant l'année 2020[39].
Infrastructure grande vitesse
[modifier | modifier le code]La densité de population au nord-est des États-Unis fait du corridor nord-est la portion la plus fréquentée du réseau ferroviaire nord américain. Deux tiers des voyageurs vivent à proximité ou à New York même, qui abrite la gare la plus fréquentée des États-Unis, Penn Station[40]. Pour concurrencer les compagnies aériennes, Amtrak devrait augmenter la vitesse des trains dans la région. La ligne de New Haven et Boston est problématique à cause de ses courbes serrées et de ses passages à niveau[41].
L'inclinaison permet aux passagers d'être plus confortablement installés sur des sections incurvées où le train roule plus rapidement qu'il ne serait possible autrement. Les rames Acela s'inclinent au-dessus de 97 km/h dans les courbes mais certaines d'entre elles sont trop rapprochées pour que le train s'incline en toute sécurité tout en maintenant un espace minimal avec un potentiel autre train sur une voie parallèle. La limite de l'inclinaison est de 4,2° pour s'adapter aux contraintes imposées par ces courbes.
Voyager à plus de 217 km/h nécessite également une caténaire dont le câble soit à tension constante. Or, ce n'est le cas que sur le système le plus moderne, entre New Haven et Boston. Sur les autres sections, la vitesse sera toujours limitée à 217 km/h même si le profil des voies permettrait d'aller plus vite. À cause de cette contrainte, la vitesse de l'Acela est presque la même que celle du Metroliner, aujourd'hui disparu et qui atteignait la vitesse de 201 km/h.
L'Acela Express relie Boston et New York en environ 3 h 30 min, soit une amélioration de 30 minutes. Le trajet entre New York et Washington dure 2 h 45 min. Ces horaires ainsi que la commodité relative du service direct entre centres-villes par rapport au transport aérien ont rendu l'Acela plus compétitif, surtout après les Attentats du 11 septembre 2001. En raison de cette concurrence, Southwest Airlines a supprimé son service de navette entre Washington et New York[42].