Le crépuscule de la crémaillère

La Suisse, championne du monde de la crémaillère
Des dizaines de trains tutoient ses sommets, une industrie ferroviaire unique, Stadler Rail, produit sa technologie: la Suisse est championne du monde de la crémaillère. Un récent article de la Luzerner Zeitung [1] annonce la fin possible de cette épopée, même si les lignes les plus pentues échapperont à ce couperet.

Fig. 1 Réseau du Zentralbahn (zb) avec ses deux lignes principales de Lucerne à Interlaken 0st (Brunig) et de Lucerne à Engelberg; la ligne de Meiringen à Innertkirchen a rejoint le réseau zb en 2021 (carte Zentralbahn).

Le Zentralbahn (zb) est une compagnie privée suisse, société fille des CFF (66 % de son capital), issue de la fusion de la ligne CFF du Brunig (Lucerne–Meiringen–Interlaken) et de la compagnie Lucerne–Stans–Engelberg (LSE) (Fig. 1). Les deux branches du zb sont unifiées techniquement, et leurs trains roulent sous la caténaire des CFF (15’000 volts, 16 2/3 périodes), et sur voie métrique, entrelardée de tronçons à crémaillère entre Giswil et Meiringen (ligne du Brunig) et entre Grafenort et Engelberg . La compagnie zb s’est toujours fait remarquer par sa modernité, tant sur le plan du matériel roulant (rames automotrices Adler, Fink et Spatz, Fig. 2) que par son concept d’exploitation (horaire cadencé, trains InterRegio alternant avec des trains régionaux, restauration à bord).

Fig. 2 Rame Adler du Zentralbahn; composée de sept éléments, cette rame automotrice roule jusqu’à 120 km/h en adhérence, à 40 km/h en crémaillère (montée) ou 27,5 km/h (descente) (photo Zentralbahn).

Quelle mouche a-t-elle donc piqué le Zentralbahn pour qu’il tente de se débarrasser de sa crémaillère? Ce n’est certainement pas l’incident du 6 mars 2021 où l’essieu moteur défectueux d’un convoi a entraîné une détérioration de la crémaillère entre Giswil et le col du Brunig. Les causes profondes sont antérieures à cet accident de parcours, et peuvent se résumer par la complexité, le coût, la lenteur et l’absence d’interopérabilité.

Complexe, donc coûteux
Le système de la crémaillère, troisième rail destiné à renforcer l’adhérence dans le sens de la montée et à assurer le freinage dans le sens de la descente, reste un dispositif bien connu, robuste et fiable. Mais la pose de ce troisième rail renchérit l’infrastructure (avec des aiguillages d’une redoutable complexité) et le matériel roulant; les engins moteurs doivent disposer d’essieux ad hoc pour la traction et le freinage, alors que les voitures sont également munies d’essieux destinés au seul freinage. L’usure, et donc l’entretien supplémentaire du système à crémaillère, sur la voie comme sur les véhicules, aggrave encore l’addition.

Lenteur: avant, pendant et après…
L’entrée et la sortie d’un tronçon à crémaillère, outre son soubresaut bruyant, nécessitent pour des raisons mécaniques un ralentissement sévère. La crémaillère elle-même impose une modération de la vitesse, plus forte à la descente (27,5 km/h pour la rame Adler) qu’à la montée (40 km/h), essentiellement pour des questions de sécurité.

La variété des espèces interdit l’interopérabilité
Les inventeurs de la crémaillère, tous citoyens suisses issus du 19e siècle (Carl Roman Abt, Eduard Locher, Niklaus Riggenbach, Emil Strub), ne se sont pas souciés d’uniformiser leur invention. Le Zentralbahn a hérité de la crémaillère Riggenbach, tandis que son proche voisin, le Matterhorn Gotthard Bahn (MGB, de Zermatt à Disentis/Mustér via Brigue et Andermatt) a tout misé sur la crémaillère Abt; malgré la future liaison destinée à joindre les deux réseaux via le tunnel du Grimsel (liaison Meiringen–Oberwald, voir l’article «Slow food» et grand confort sur voie étroite du 2 mai 2019 sur ce blog), ceux-ci seront incompatibles et le transbordement restera obligatoire.

L’oeuf de Colomb du Zentralbahn
Les ingénieurs du Zentralbahn, épaulés par leurs collègues de l’Ecole supérieure polytechnique d’Aix-la-Chapelle, ont logiquement décomposé le problème en deux temps: la montée d’abord, la descente ensuite.

L’ascension nécessite une adhérence et une puissance de traction maximales: elles seront obtenues si tous les essieux du futur convoi sont moteurs; la locomotive et son train de voitures disparaissent au profit d’une automotrice articulée dont chaque essieu est entraîné par un moteur de traction. La politique de flotte actuelle du Zentralbahn, où dominent aujourd’hui les automotrices, va déjà dans ce sens.

Pour parer à toute dérive lors de la descente, les moteurs de traction seront bien entendu mis à contribution grâce au freinage électrique: chaque moteur devient génératrice, et renvoie du courant dans la caténaire, la fameuse récupération. On doublera ce premier frein par l’adjonction de patins électromagnétiques destinés à coller au rail en cas de situation critique. Certains lecteurs se rappelleront de cet accessoire indispensable aux tramways lausannois, rompus aux pentes sévères de la ville (Fig. 3).

Fig. 3 Rame CFZe4/4 (série 191-193, construite en 1954) des Tramways lausannois munie de patins électromagnétiques sur les deux bogies (dessin de Pierre Stauffer tiré de la référence [2]).

Les futures rames automotrices du Zentralbahn, à motorisation totale et patins électromagnétiques, viendront à bout des pentes les plus sévères du réseau actuel, soit 12 % (12 mètres de dénivelé pour une distance de 100 mètres) sur la ligne du Brunig et de 10,5 % sur la ligne d’Engelberg. La crémaillère Riggenbach aura vécu sa vie, et pourra être déferrée.

A moins que des convois historiques, témoins du patrimoine ferroviaire, puissent encore circuler sur le réseau rajeuni… Ou alors que le GoldenPass Express, dépassant Interlaken pour se lancer à l’assaut du col du Brunig, ne réussisse ce nouveau défi: allier écartement variable et motorisation totale.

Nous suivrons de très près l’éradication de la crémaillère et la cure de jouvence qui dopera les lignes ainsi transformées. Mais nous n’oublierons pas les pionniers et honorerons la mémoire des Abt, Locher, Riggenbach et Strub.

Retombées lausannoises
Le chemin de fer Lausanne–­Ouchy vit aujourd’hui sa troisième réincarnation: après une vie de funiculaire –surnommé la «ficelle»– il a été transformé en chemin de fer à crémaillère, toujours à voie normale, l’écartement standard des CFF. Sa nouvelle vie, totalement automatisée, est celle d’un métro, le m2, roulant sur pneumatiques. Mais, avec une rampe de 11,4 %, inférieure à celle du Zentralbahn, le futur matériel du m2 pourra oublier le caoutchouc pour retrouver son statut de véritable chemin de fer. Pour certains riverains, la disparition du crissement des pneus sera chaleureusement applaudie…

Daniel Mange, 1 septembre 2021

 

Remerciements
J’adresse ma reconnaissance à Pierre Guignard, expert en matière ferroviaire, qui m’a rendu attentif à la différence cruciale entre lignes à crémaillère pure (Montreux–Rochers-de-Naye ou Zermatt–Gornergrat, par exemple) et lignes mixtes, à adhérence et crémaillère (Zentralbahn ou Matterhorn Gotthard Bahn). Dans le premier cas, les véhicules sont relativement simples, car il n’y a qu’une chaîne d’entraînement/freinage, et pas de problème d’entrée et sortie de la crémaillère. Sur les lignes mixtes, les véhicules sont beaucoup plus complexes, lourds et coûteux, car on cumule deux modes de traction et de freinage, et la transition adhérence/crémaillère doit s’effectuer en mode entièrement sécuritaire.

Je remercie également Madame Annette Rochaix-Goldschmidt, veuve de Jean-Louis Rochaix et contributrice de la collection des livres voués aux chemins de fer vaudois, pour la mise à disposition de la figure 3.

Références

[1] M. Piazza, Zentralbahn testet zahnradlosen Betrieb für Brünig und Engelberg, Luzerner Zeitung, 22. Juli 2021.

[2] M. Grandguillaume, J. Jotterand, Y. Merminod, J. Paillard, J.-L. Rochaix, P. Stauffer, J. Thuillard, Les tramways lausannois 1896-1964, Bureau vaudois d’adresses, Lausanne, 1977.

 

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Aigle–Leysin–Les Diablerets: vers un métro alpin?

Mecque de l’héliothérapie, Leysin a été terrassée par les antibiotiques qui ont éradiqué la tuberculose. L’après-guerre a été rude pour cette station où les sanatoriums, vidés de leurs patients, cherchaient à se recycler en hôtels ou instituts. Avec l’essor des sports d’hiver et l’éclosion d’établissements d’enseignement, la station a repris vie et, avec elle, le chemin de fer Aigle-Leysin (AL), très pentu, qui la relie à la plaine.

Un prolongement stratégique vers le nord
L’opiniâtreté des autorités vaudoises a convaincu l’Office fédéral des transports de prolonger la ligne actuelle, d’Aigle à Leysin-Feydey, jusqu’à la Place Large, irriguant le centre du village ainsi que le quartier des Esserts, et déversant les skieurs au pied de la télécabine pour la Berneuse (Fig. 1). Le bref appendice de Feydey au Grand-Hôtel, peu fréquenté, sera amputé. La version finale de l’étape d’aménagement 2035 du PRODES (programme de développement stratégique de l’infrastructure ferroviaire), votée par le Parlement en juin 2019, inclut donc ce tronçon souterrain d’un petit kilomètre, devisé à 62 millions de CHF(1).

Fig. 1 Prolongement de l’Aigle-Leysin de Leysin-Feydey à la Place Large (selon 24 heures du 7 avril 2015, graphisme L. Portier).

Au sud, le casse-tête aiglon
Si le prolongement vers le nord est plein de promesses, l’extrémité sud de l’Aigle-Leysin participe à un embrouillamini, car le trafic privé et les transports publics (trains de l’AL et de l’Aigle-Sépey-Diablerets, ASD) se disputent une voirie très contrainte. Après maintes palabres et deux éditions des Etats généraux, les projets suivants dominent la scène:

  • l’enterrement des trains (1 km en souterrain), une solution coûteuse et réalisable dans le long terme seulement;
  • le transfert du trafic de l’AL sur le tronçon urbain de l’ASD (via l’avenue du Chamossaire) pour libérer l’artère la plus critique, la rue de la Gare.

Cette dernière solution entraîne deux conséquences difficiles pour l’exploitation des chemins de fer en cause: d’abord, l’un des trains sera subordonné à l’autre en termes d’horaires, impliquant des correspondances périlleuses avec les CFF en gare d’Aigle; d’autre part, avec l’augmentation prévisible des cadences (passage de l’heure à la demi-heure), une station de croisement sera indispensable à mi-chemin entre le dépôt de l’AL et la gare CFF, sur l’avenue du Chamossaire, à la hauteur de la place du Marché: un chantier difficile à insérer dans le tissu urbain actuel.

Dans ce contexte compliqué, l’Entente Aiglonne a élaboré en 2016 l’étude AL–ASD: tracé ferroviaire commun pour la traversée d’Aigle(2) comportant trois variantes communes aux deux chemins de fer: en surface, en tranchée couverte et en souterrain. Cette dernière sort du lot: elle combine une trémie aval de 90 mètres, un tunnel à très faible profondeur de 300 mètres –éventuellement à double voie– et une trémie amont de 225 mètres (Fig. 2); au nord de la ville, en haut de l’avenue du Chamossaire, la ligne se divise en deux pour rejoindre les tronçons actuels de l’AL (avec suppression du rebroussement d’Aigle-Dépôt AL) et de l’ASD. L’investissement est estimé à 50 millions de CHF (pour un tunnel à voie unique), de l’ordre de grandeur du prolongement de l’AL à Leysin (62 millions).

Fig. 2 Tracé de la variante préférée de l’étude de l’Entente Aiglonne; tronçon commun AL+ASD en trait noir, avec tunnel en traitillé; tronçon AL en rouge; tronçon ASD en bleu. Les cercles illustrent le cadastre des forages déjà exécutés (figure tirée du rapport de l’Entente Aiglonne(2)).

L’étoile des Transports publics du Chablais (TPC)
En prenant de la hauteur, on observe la profonde mutation des chemins de fer régionaux du Chablais: en quelques années, les TPC ont transformé les quatre compagnies AL, ASD, AOMC (Aigle-Ollon-Monthey-Champéry) et BVB (Bex-Villars-Bretaye) en une seule société de transports, caractérisée par une forte unification technique. Il ne subsiste pour les trois compagnies aiglonnes plus qu’un seul type de crémaillère, de technologie Abt, et une seule tension d’alimentation électrique, de 1500 V, permettant ainsi la conception d’un matériel roulant unifié, à utilisation universelle. Tout est donc en place pour une optimisation de l’étoile aiglonne qui voit confluer dans la gare CFF d’Aigle les trois lignes AL, ASD et AOMC.

AL et ASD: un même combat?
L’AL est empêtré à Aigle, mais va filer vers le nord, en direction de la Place Large. De son côté, l’ASD fonce vers Le Sépey sans desservir aucune localité, à l’exception de quelques haltes. Enfin, comme le démontre la carte de la figure 3, la nouvelle extrémité de l’AL, Place Large, est distante d’environ 4 km du Sépey, avec une pente moyenne de 8,6 % entre ces deux points.

Fig. 3 Carte des deux lignes Aigle-Leysin et Aigle-Sépey-Diablerets (tirée de Eisenbahnatlas Schweiz, Schweers + Wall, Aachen, 2012); Leysin-Feydey–Place Large: projet actuel; Place Large–Le Sépey: projet futur.

C’est Pierre Starobinski, ancien président de l’Association touristique des Alpes vaudoises, qui a lancé l’idée dans son pamphlet paru le 16 septembre 2008 dans 24 heures(3): alignons sur le même axe Aigle, Leysin, Le Sépey et Les Diablerets pour obtenir un seul système de transport, un véritable métro alpin. Outre les économies d’entretien du tronçon ASD Aigle–Les Planches, menacé en permanence par les forces naturelles, la rentabilité d’un chemin de fer cumulant le trafic pour Leysin d’une part, pour Le Sépey et Les Diablerets d’autre part, sera sensiblement améliorée. Reste à démontrer que l’usager sort gagnant de cette nouvelle géographie ferroviaire.

L’estimation des futurs horaires se fait ici, par simplification, dans le sens de la montée. Avec le matériel roulant à crémaillère de dernière génération, et en admettant la suppression du rebroussement à Aigle-Dépôt AL, le trajet Aigle–Place Large est estimé à 23 minutes(1); pour gagner Le Sépey depuis la Place Large (4 km à 40 km/h, trajet partiellement à crémaillère), on ajoutera 6 minutes: Aigle–Le Sépey se parcourra donc en 29 minutes, contre 28 minutes pour le trajet équivalent de l’ASD, via la rive gauche de la Grande Eau.

De l’étoile aiglonne au métro alpin
Si les localités d’Aigle, Leysin, Le Sépey et Les Diablerets sont alignées sur un même axe, il est évident que l’étoile aiglonne disparaît au profit d’une seule ligne d’un métro alpin, reliant Champéry aux Diablerets via Monthey et Aigle. La simplification de l’exploitation est poussée à l’extrême avec, au passage, la résolution du casse-tête aiglon: une seule voie ferrée traverse la localité, vraisemblablement via le tracé de l’ASD, par l’avenue du Chamossaire, ou par le nouveau tracé avec tunnel court proposé par l’Entente Aiglonne (Fig. 2).

Et rien n’empêche de rêver: un métro alpin si bien parti peut viser plus loin (Fig. 4), le col du Pillon, puis le raccordement au Montreux-Oberland bernois du côté de Gstaad via Gsteig, ou alors la montée au glacier des Diablerets selon le projet Diablerets Val d’Or 1999 de Vincent Grobéty(4).

Fig. 4 Convoi actuel de l’Aigle-Leysin en route pour Leysin, préfigurant le métro alpin destiné à relier Champéry aux Diablerets via Aigle (photo La Liberté du 24 octobre 2019).

Les affres de La Frasse
Il reste, à très court terme, deux défis. Le premier concerne la gare terminus de la Place Large, actuellement à l’étude, qui doit être rendue traversante pour permettre la poursuite de la ligne vers Le Sépey.

Last but not least, la future ligne de chemin de fer devra affronter la zone du glissement de terrain de La Frasse, au droit du village de Cergnat, réputée pour son extrême instabilité; sur une largeur de 500 mètres, des vitesses moyennes de 13 cm/an ont été relevées. Des travaux considérables ont déjà été menés pour assurer la viabilité à long terme de la route cantonale d’Aigle au Sépey, entraînant notamment le percement d’une galerie de 25 m2 de section, sur une longueur de 715 mètres: celle-ci assure le drainage du terrain gorgé d’eau au moyen de 56 forages drainants. L’amélioration de ce réseau de drainage vers l’amont, dans le but de stabiliser définitivement le réseau routier (y compris l’accès à Leysin à partir du Sépey, ainsi que certains bâtiments de Cergnat) et la future voie ferrée, est la condition sine qua non de la réussite du projet(5)(6).

L’opiniâtreté des autorités vaudoises, fortement engagées pour le prolongement de l’Aigle-Leysin, et l’unification technique des TPC sont les prémices d’un futur métro alpin. Au-delà des pandémies de la tuberculose et du coronavirus, ce métro constituera l’un des axes de transport majeur des Alpes valaisannes et vaudoises; et Leysin, déjà auréolée par le succès des Jeux olympiques de la jeunesse 2020, accomplira une nouvelle mue.

Daniel Mange, 1 juin 2020

Remerciements
L’auteur tient à remercier très chaleureusement Monsieur Christophe Bonnard, ancien directeur du projet d’Ecole DUTI (Détection et utilisation des terrains instables) de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, ainsi que Messieurs Philippe Bellwald et Gérald Hadorn, co-auteurs du rapport de l’Entente Aiglonne. Il exprime également sa reconnaissance à Messieurs Pierre Starobinski, ancien président de l’Association touristique des Alpes vaudoises, Frédéric Borloz, syndic d’Aigle, conseiller national et président des TPC, Laurent Vulliet, professeur EPFL, Roland Ribi, fondateur du bureau éponyme, et Jean-Marc Narbel, ancien député et conseiller national vaudois, pour leur précieux accompagnement dans la présente étude.

Références

(1) Exposé des motifs et projet de décret accordant au Conseil d’Etat un crédit d’étude de CHF 3’600’000 pour financer les études du prolongement du chemin de fer Aigle-Leysin de la gare de Leysin-Feydey à la nouvelle gare de Leysin, Canton de Vaud, Lausanne, 29 juin 2016.

(2) P. Bellwald, G. Hadorn, A. Moret, C. Barbezat, Aigle Leysin–Aigle Sépey Diablerets. Tracé ferroviaire commun pour la traversée d’Aigle, l’Entente Aiglonne, Aigle, 6 août 2016.

(3) P. Starobinski, Alpes vaudoises: quel gâchis! 24 heures, 16 septembre 2008.

(4) E.-A. Kohler, Les Diablerets. Projet: un métro jusqu’au glacier, Gazette de Lausanne, 1 octobre 1988.

(5) C. Bonnard, L. Tacher, Hydrogeological and geomechanical modelling of a large slide in Flysch to test the efficiency of an underground drainage scheme and the induced water pressure field changes, Mitteilungen für Ingenieurgeologie und Geomechanik, Vol. 6/2004, Vienna.

(6) C. Bonnard, Rétrospective. La stabilisation du glissement de terrain de La Frasse, dans le canton de Vaud, Bulletin de la Société vaudoise des Sciences naturelles, vol. 92, juillet 2010, pp. 33-42.

 

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