Uma linha de alta velocidade , ou LGV , é uma linha ferroviária construída especificamente para permitir a circulação de trens de alta velocidade .
Conforme definido pela União Internacional de Ferrovias (UIC), usado na maioria dos países, isso inclui novas linhas construídas para uma velocidade de pelo menos 250 km / h , bem como linhas existentes adaptadas para uma velocidade de 200 a 220 km / h , usadas por trens especialmente projetados para alta velocidade, e até por novas linhas de acesso a LGVs, principalmente na Espanha .
Considera-se que além dessa velocidade, a observação dos sinais laterais não é mais possível (de acordo com a norma UIC ). Uma das principais características das linhas de alta velocidade é, portanto, incluir um sistema de sinalização especial que permite receber indicações de velocidade e certas informações específicas diretamente na cabina de condução.
A primeira linha desse tipo foi colocada em serviço no Japão em 1964, chamada de Shinkansen . Na Europa, a primeira linha de alta velocidade é a Direttissima Florença-Roma , comissionada em 1977 na Itália . Existem dois tipos de linhas de alta velocidade, as aderentes à rede histórica (nomeadamente por razões de compatibilidade técnica: via entre carris e via) e as ligadas a esta última.
As redes mais entrelaçadas de LGV são:
Desde 2015, outros países colocaram em serviço linhas de alta velocidade, como Turquia , Marrocos e Arábia Saudita .
As linhas de alta velocidade ainda são objeto de projetos, principalmente na China, cujo objetivo é atingir 70.000 km de linhas de alta velocidade em serviço até 2035 .
As linhas de alta velocidade (LGV) têm características técnicas comuns.
Em 2020, 21 países ao redor do mundo tinham linhas que permitiam viajar a velocidades maiores ou iguais a 220 km / h . A tabela a seguir mostra o estoque global em27 de fevereiro de 2020 (fim dezembro de 2020para a China) linhas de alta velocidade de acordo com a União Internacional de Ferrovias (UIC). Leva em consideração, para sua classificação, 307 km de linhas cuja velocidade é limitada entre 70 e 130 km / h no Japão, enquanto apenas linhas acima de 200 km / h são levadas em consideração para a Europa. A classificação é feita de acordo com a quilometragem atual das linhas em serviço.
| País | Em serviço | Em construção | Planejado | Longo prazo | Total de países | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | China | 38.700 | 3000 | 8.300 | 20.000 | 70.000 |
| 2 | Espanha | 3.330 | 1.293 | 676 | 0 | 5 299 |
| 3 | Japão | 3 041 | 402 | 194 | 0 | 3.637 |
| 4 | França | 2.734 | 0 | 0 | 1.725 | 4.459 |
| 5 | Alemanha | 1.571 | 147 | 81 | 210 | 2.009 |
| 6 | Finlândia | 1120 | 0 | 0 | 0 | 1120 |
| 7 | Itália | 921 | 327 | 0 | 0 | 1.248 |
| 8 | Coreia do Sul | 893 | 0 | 49 | 0 | 942 |
| 9 | Estados Unidos | 735 | 763 | 1.659 | 449 | 3.606 |
| 10 | Peru | 594 | 1.652 | 789 | 4 384 | 7.419 |
| 11 | Arábia Saudita | 449 | 0 | 0 | 0 | 449 |
| 12 | Taiwan | 354 | 0 | 0 | 0 | 354 |
| 13 | Áustria | 254 | 281 | 71 | 0 | 606 |
| 14 | Polônia | 224 | 0 | 805 | 875 | 1.904 |
| 15 | Bélgica | 209 | 0 | 0 | 0 | 209 |
| 16 | Marrocos | 200 | 0 | 139 | 975 | 1314 |
| 17 | suíço | 144 | 15 | 0 | 0 | 159 |
| 18 | Reino Unido | 113 | 230 | 320 | 0 | 663 |
| 19 | Países Baixos | 90 | 0 | 0 | 0 | 90 |
| 20 | Czechia | 64 | 0 | 666 | 318 | 1.048 |
| 21 | Dinamarca | 56 | 0 | 0 | 0 | 56 |
| 22 | Irã | 0 | 1336 | 117 | 1.651 | 3 104 |
| 22 | Tailândia | 0 | 253 | 431 | 1.958 | 2.642 |
| 22 | Suécia | 0 | 11 | 150 | 589 | 750 |
| 22 | Rússia | 0 | 0 | 1.080 | 1.549 | 2.629 |
| 22 | Egito | 0 | 0 | 910 | 300 | 1 210 |
| 22 | Indonésia | 0 | 0 | 712 | 0 | 712 |
| 22 | Índia | 0 | 0 | 508 | 4.126 | 4.634 |
| 22 | Lituânia | 0 | 0 | 392 | 0 | 392 |
| 22 | Letônia | 0 | 0 | 265 | 0 | 265 |
| 22 | Estônia | 0 | 0 | 213 | 0 | 213 |
| 22 | Israel | 0 | 0 | 85 | 0 | 85 |
| 22 | África do Sul | 0 | 0 | 0 | 2390 | 2390 |
| 22 | Austrália | 0 | 0 | 0 | 1.749 | 1.749 |
| 22 | Vietnã | 0 | 0 | 0 | 1.600 | 1.600 |
| 22 | Cazaquistão | 0 | 0 | 0 | 1.011 | 1.011 |
| 22 | Portugal | 0 | 0 | 0 | 596 | 596 |
| 22 | Brasil | 0 | 0 | 0 | 511 | 511 |
| 22 | Malásia | 0 | 0 | 0 | 335 | 335 |
| 22 | Noruega | 0 | 0 | 0 | 333 | 333 |
| 22 | Canadá | 0 | 0 | 0 | 290 | 290 |
| 22 | México | 0 | 0 | 0 | 210 | 210 |
| 22 |
Bahrein / Catar |
0 | 0 | 0 | 180 | 180 |
| 22 | Cingapura | 0 | 0 | 0 | 15 | 15 |
Densidade da rede LGV na Europa (velocidade ≥ 250 km / h ). Em km por milhão de habitantes (2010).
Densidade da rede LGV. Leste Asiático (velocidade ≥ 250 km / h ). Em km por milhão de habitantes (2010).
Linhas de alta velocidade atuais e futuras na Rússia, conectando a Europa à Ásia.
Linhas de alta velocidade nos Estados Unidos.
A velocidade impõe restrições geométricas ao layout das pistas. Devido ao aumento do efeito centrífugo com a velocidade, o raio mínimo das curvas é alto, dependendo das velocidades-alvo (ao contrário das antigas linhas construídas em tempos em que 120 km / h era alta velocidade). Este raio mínimo varia de 2.500 metros (para a linha Shinkansen Tōkaidō inaugurada em 1964 a 210 km / h ) a 6.000 metros para linhas recentes ou futuras planejadas para velocidades em torno de 350 km / h . Dependendo do terreno, os caminhos são os mais retos possíveis com curvas de maior raio: o recorde de3 de abril de 2007a 574,8 quilômetros por hora foi obtida em uma curva com raio de 16.667 metros.
O perfil (rampas e declives) pode, se a linha for especializada para tráfego de alta velocidade, ser tão severo quanto o de linhas de montanha. A energia cinética armazenada pelos trens de alta velocidade e sua potência específica muito alta permite que subam rampas muito fortes sem penalizar muito o consumo de eletricidade. O LGV Paris-Sud-Est tem 35 rampas ‰ (cruzando o Morvan ); no LGV Cologne - Frankfurt eles alcançam 40 ‰ . Esse recurso facilita a inserção de linhas e reduz os custos de construção.
Eles devem ser de bitola normal (1,435 m ) ou de bitola larga . A bitola métrica ou estreita não permite atingir 200 km / h no serviço atual. É por isso que, no Japão, como em Taiwan, a rede de alta velocidade tinha que ser diferente da rede tradicional. Na Península Ibérica, onde as linhas convencionais são de bitola larga, os LGVs são construídos ou planejados em bitola padrão apenas para manter a compatibilidade com o resto da Europa.
A pista deve ter qualidades geométricas e mecânicas muito altas. Para via lastreada: perfil de lastro adaptado, travessas de concreto (mono- ou bi-blocos) em todos os lugares, inclusive no aparelho da via (embora os dispositivos sejam mantidos no piso de madeira para LN3 da construção), trilho pesado ( UIC 60 - 60E1 hoje) . Em vários países (Japão, Alemanha, China), o uso de trilhos em lajes de concreto está se desenvolvendo, ou mesmo se espalhando.
A distância ao centro dos trilhos deve ser aumentada (4,2 a 4,5 m ) para limitar o efeito da explosão na interseção de dois trens.
As estruturas requerem cálculos adaptados às velocidades praticadas (maiores efeitos dinâmicos).
Caso possuam túneis, sua seção deve ser (sob) dimensionada, principalmente nas extremidades, para limitar os efeitos da pressão aerodinâmica.
Um LGV é mais frequentemente dedicado à movimentação em alta velocidade de viajantes e correio. O tráfego misto de passageiros e carga envolve fortes restrições. A velocidade possível de uma linha diminui drasticamente se trens de velocidades muito diferentes circulam ali (300 e 200 km / h , a fortiori 300 e 160 km / h ). A travessia de trens de alta velocidade e trens de carga “polivalentes” dificilmente é possível devido ao risco de desestabilização das cargas pelo efeito da explosão. Portanto, os trens de carga só podem circular durante os períodos em que estão fechados ao tráfego de alta velocidade - à noite, por exemplo. Mas esses períodos são usados para a manutenção da infraestrutura. Rampas fortes limitam muito a tonelagem possível de trens de carga. O tráfego lento evita que a inclinação máxima seja aplicada à via para LGVs: para o mesmo limite de velocidade, devem ser fornecidas curvas de raio maior. Consequentemente, uma linha mista é mais cara em estruturas de engenharia e mais difícil de inserir na paisagem. A mistura é frequentemente limitada a seções específicas (antigo desvio de Tours no LGV Atlantique , desvio de Nîmes e Montpellier conectado ao LGV Méditerranée ); em outros lugares, diz respeito a um pequeno número de tráfego “lento” ( LGV alemão ou LGV Sud-Est ).
As linhas de alta velocidade são sempre eletrificadas porque, além das restrições de transporte de combustível e reabastecimento, a tração térmica não fornece a potência específica e instantânea necessária para alta velocidade. Além dos 3 kV - DC eletrificados Roma-Florença LGV (como o Direttissima e o resto da rede italiana excluindo LGV), os LGVs são eletrificados em alta tensão de 15 kV e 16,7 Hz em redes que usam este sistema (Alemanha, Áustria, Suíça), 25 kV a 50 ou 60 Hz em qualquer outro lugar (mesmo nas atuais e futuras linhas de alta velocidade italianas).
As catenárias são mais apertadas que as das linhas convencionais, de forma que a velocidade de propagação da onda mecânica (ondulação do fio de contato da catenária causada pelo contato do pantógrafo ) permanece maior que a velocidade do trem. De fato, se o trem fosse mais rápido que a onda, haveria um acúmulo de deformação na frente do pantógrafo, ou parede da catenária , fenômeno que provocaria a ruptura da catenária (fenômeno semelhante à barreira do som , mas por um cabo).
As ondas geradas pelo atrito do pantógrafo viajam, em uma catenária convencional, a uma velocidade próxima a 350 km / h . Quando o trem está viajando a uma velocidade próxima dessas ondas, ele pode alcançá-las. O pantógrafo ondulante fica então em contato apenas algumas vezes com a catenária, o que causa um fornecimento de energia intermitente, impedindo o movimento normal do trem. Portanto, é necessário apertar ainda mais a catenária para lidar com o tráfego em velocidades superiores a 350 km / h , o que acelera seu desgaste. Esta é uma das razões pelas quais os recordes de velocidade são geralmente estabelecidos em novas linhas, onde as novas catenárias podem ser tensionadas em excesso sem risco de falha mecânica, e então relaxadas para serem adaptadas à velocidade normal de operação uma vez que o recorde seja estabelecido.
Com o recorde de 3 de abril de 2007 , a velocidade da onda era da ordem de 620 km / h , pouco superior à velocidade alcançada ( 574,8 km / h ).
As linhas de alta velocidade são equipadas com sistemas de sinalização com transmissão de informações do trilho para o trem (transmissão do trilho para a máquina (TVM) na França, Linienzugbeeinflussung (LZB), na Alemanha, Transmission beacon-locomotive (TBL) na Bélgica, etc. .). Existe um sistema de sinalização europeu: é o ETCS . Foi instalado no LGV da Europa de Leste em duplicado com o TVM 430 , mas não foi utilizado em 2009. Todos estes sistemas incluem informações sobre a velocidade a ser observada, a presença de um corte de energia , etc. à cabina . e incluem controle de velocidade, seja contínuo em etapas (TVM300) ou com cálculo de curvas de frenagem (TVM430).
Eles geralmente são cercados para evitar intrusões de animais e atos maliciosos. As passagens de nível são proibidas e as pontes são equipadas com sistemas de detecção para evitar a queda de objetos na pista (DCV - detectores de queda de veículos), bem como sistemas de monitoramento de vento cruzado (DVL - detectores de vento cruzado). Algumas áreas também estão equipadas com equipamentos de medição de gelo (LGV Est).
Dadas suas características técnicas, a construção de linhas ferroviárias de alta velocidade representa um investimento relativamente pesado.
O preço por quilômetro depende de vários parâmetros: o relevo das áreas a serem atravessadas; estruturas de engenharia a serem construídas, comunicações a serem restabelecidas (principalmente estradas); o tipo de linha prevista (reservada para o tráfego de alta velocidade ou misto de passageiros / carga); integração na paisagem e conformidade com as regulamentações ambientais locais.
No início de 2007, o custo médio por quilómetro era estimado em 17 milhões de euros correntes, para uma faixa de servidão de 40 m (largura total) e uma plataforma de 14 m , ou seja, cerca de três vezes o custo de construção de um 2 × 2 rodovias.
Em alguns países com terreno acidentado (Espanha em particular), esse custo médio pode dobrar. O mesmo é verdade quando a densidade populacional é tal que as linhas devem passar em um túnel de extensão significativa (servindo a estação Londres - Saint Pancras).
Em um estudo realizado para RFF em Maio de 2009, o preço por quilômetro varia entre € 8 milhões e € 66 milhões . As estruturas aumentam o custo por quilômetro.
No pré-projecto SNIT 2010, os preços variam entre 12,9 M € / km para o LGV Poitiers Limoges (mas via única) a 57,57 M € / km para o LGV PACA.
As diretrizes Grenelle II exigem que o gerente de projeto otimize a integração ambiental das linhas de alta velocidade, o que aumentará consideravelmente seu custo por quilômetro.
O investimento pesado é lucrativo se houver tráfego suficiente de passageiros. A Réseau Ferré de France (RFF) indica em seu site que um LGV usado em seu potencial máximo pelo TGV Duplex é equivalente a uma rodovia de 2 × 5 faixas. A capacidade de uma linha depende do número de trens que podem circular nela e do número de passageiros que podem ser transportados por trem.
Um estudo do Ministério de Equipamentos em 2002 estimou que o LGV Sud-Est , o mais movimentado com 75 mil passageiros por dia neste ano, tinha uma capacidade teórica 4,5 vezes maior.
No Japão, a linha Tōkaidō Shinkansen transportava 413.000 passageiros por dia em 2007 (com importantes estações intermediárias localizadas na linha, uma pequena proporção das viagens são feitas de ponta a ponta).
Alguns projetos de novas linhas, como o LGV Paris - Londres via Amiens ou o LGV Centre France , são particularmente motivados pela saturação das linhas antigas que eles são chamados a duplicar.
Pelo contrário, alguns projetos na Espanha parecem menos úteis. Em quilômetros de linha comparáveis, a Espanha é responsável por 5% e 15%, respectivamente, do número de viajantes de alta velocidade do Japão e da França.
O número de traçados diários corresponde ao produto da tarifa máxima admissível pela amplitude horária de operação da linha.
Hoje, a linha de alta velocidade Paris-Lyon permite a circulação de 12 trens por hora. A utilização do ETCS nível 2 (ou do TVM 430 , operacional por exemplo no LGV est) permitiria aumentar a capacidade para 16 comboios por hora. A adoção do bloco móvel deformável permitido pelo futuro ETCS nível 3 aumentaria a capacidade da linha para 19 traçados . Para efeito de comparação, uma linha convencional permite 20 a 25 caminhos por hora; A SNCF planeja experimentar em 2013, em algumas linhas da Ilha-de-França, um sistema operacional que permite 40 linhas de trem.
O estudo do Ministério dos Equipamentos pressupõe uma circulação das 6h às 22h com uma hora de interrupção durante o dia ( obras brancas ). O mais restritivo é o pressuposto da regularidade da demanda. Hoje, as demandas dos viajantes são muito flutuantes (horários de pico matinais e noturnos, finais de semana, saídas em feriados) e a suavização dos picos de consumo requer técnicas de gerenciamento de produtividade , como a modulação temporal dos preços de acordo com o tempo. Isso representa um problema político de justiça entre os viajantes; num acórdão de 1993, o Conselho de Estado considerou que, em certas condições, a modulação temporal das tarifas era compatível com a missão de serviço público da SNCF. Desde a realização deste estudo, a introdução do NOTES (Nova Tarifa e Oferta de Serviços) em 2007 pela SNCF aumentou o uso de modulações tarifárias para suavizar ainda mais a demanda.
O TGV Duplex "L'Océane" em serviço entre Paris, Bordéus e Toulouse, pode transportar 556 passageiros sentados de comboio, é hoje o equipamento TGV de maior capacidade. O desenvolvimento do vagão de alta velocidade Duplex poderia aumentar a capacidade de carga. Previa-se a construção do "Jumbo Duplex", composto por duas composições Duplex mescladas, que transportaria 1.200 passageiros, mas o estudo foi abandonado.
No Japão, a Shinkansen tem uma maior capacidade, graças a uma maior largura do que a bitola UIC (3,38 m e 1.323 passageiros para a série Shinkansen 700 ), permitindo cinco lugares por linha na segunda classe (quatro por linha em primeiro classe).
Na China, cinco assentos são colocados por fila na segunda classe, quatro na primeira classe e três na classe executiva no novo Fuxing.
Um trem TGV tem um comprimento de 200 m (237 m para o TGV Atlantique). Pode funcionar em uma única unidade ou em uma unidade múltipla (duas composições acopladas), formando um trem de comprimento compatível com as plataformas das estações de 400 m padronizadas pela UIC. Em estações existentes, estender as plataformas para permitir a operação em unidades triplas ou quádruplas é considerado muito caro. Também seria necessário organizar o trajeto dos passageiros, sendo 400 m considerados como limite superior da distância de conforto para o viajante a pé.
A SNCF anuncia uma taxa média de enchimento de TGV de 77% em 2008.