Episode 9: Mobilité frontalière: aura-t-on besoin d’une 👉 Troisième voie sur la ligne ferroviaire #Thionville - #Bettembourg 👈? (19/10/22)
Au-delà des fantasmes, quelles perspectives pour cette ligne🚃 #TERMetzLux ?
🧵Etat des lieux et prospective. #Thread
1/26 (⚠️gros dossier qui suit)
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Ça fait partie de ces mesures secondaires, dont on ne prête pas trop attention, qui reviennent régulièrement, qui parfois semblent officielles, sans jamais être confirmées. Il y a un mois encore #LorraineActu en faisait écho du maire de #Thionville.
https://actu.fr/grand-est/thionville_57672/trains-et-a31-comment-ameliorer-les-trajets-des-frontaliers-vers-le-luxembourg_53738326.html?fbclid=IwAR0XsaMS-mRUFgFERCDh8XVFw3NUc6U8tghAKhpubBkm4NsWwC87rRLObjE
Trains et A31 : comment améliorer les trajets des frontaliers vers le Luxembourg ?

Entre l'autoroute A31 et la ligne ferroviaire, le maire de Thionville (Moselle) a évoqué la mobilité des frontaliers travaillant au Luxembourg pour sa rentrée politique.

actu.fr
3&4/26
Alors d’abord, un petit recadrage du sujet : il va de soi que l’intention est parfaitement louable, et on n’est pas cette fois tombé dans le piège « innovation » en remettant sur le tapis un sujet type #monorail.

Toutefois, malgré tout, une troisième voie entre #Thionville et #Bettembourg (on va considérer que c’est cela que voulait dire @Pierre_Cuny) est elle aussi une ineptie technique : elle ne permettrait pas de faire rouler des trains supplémentaires.
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C’est l’objet principal : démonter cette idée de troisième voie. Alors comment est-ce possible qu’une voie supplémentaire n’augmente pas la capacité de la ligne ? (petit point technique en quelques pouets)

6&7/26
Et bien on a tendance à croire que la capacité d’une ligne va dépendre de l’infrastructure et sa conception, alors qu’en fait elle est déterminée avant tout par la nature du trafic qui y circule.

En gros, plus les trains ont une mission semblable (mêmes trajet, arrêts...), et plus on va pouvoir en mettre. A l’inverse, plus les circulations sont hétérogènes (différents itinéraires, arrêts desservis…), plus les trains vont se parasiter et moins on pourra en mettre.

8&9/26
L’infras en elle-même n’est pas illimitée, elle a bien une capacité max, mais celle-ci est très élevée et surtout très théorique ; dans les faits on ne l’atteint jamais. La «capacité» est donc toujours relative à une situat° donnée.

Et 2d point qui en découle : lorsqu’on parle d’un aménagement d'infra qui va faire «gagner de la capacité», cela renvoie l'image erronée d'un "ajout de capacité" à l’existant.
L'image plus + serait la suppress) d'un obstacle qui faisait chuter la capacité.
10/26
Et cette considération change une chose fondamentale :
si on réalise un aménagement où il n’y a pas l’obstacle correspondant… Et bien à la fin on n’aura rien gagné. C’est notre cas de figure.
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La solution 3° voie est efficace essentiellement lorsqu’elle permet des dépassements de trains. On ne parle bien-sûr pas des voies d’évitement d’environ 1000m qui permet à des trains de fret de se garer le temps de se faire dépasser par un train de voyageur plus rapide.
12/26
Cette solution convient rarement pour 2 trains lancés à pleine vitesse : pour qu’ils aient le temps de se doubler, il faut une énorme distance (> 30km). Sans quoi arrivés à une extrémité, un des 2 trains doit donc s'arrêter le temps d’être distancé par l’autre train.
13/26
Pour des raisons de sécurité évidentes, les trains doivent garder une certaine distance les uns des autres. Pour cela il faut au moins trois haltes incluses dans la section à trois voies, sans quoi le train dépassé devrait marquer un arrêt prolongé à la fin de la section.
14/26
C’est là qu’est l’os: de Thionville à Bettembourg il n’y a qu’une gare intermédiaire. Ce qui fait que, malgré seulement deux voies, cette section a une très bonne capacité. Et resterait suffisante même dans le cas des scénarios d’augmentation de la fréquence les plus ambitieux.
15/26
Il y avait bien dans les cartons des projets de création de haltes à Thionville-nord (Manom) et #Kanfen. Dans ce cas de figure, une 3° voie aurait été pertinente (voire indispensable ; et même probablement une 4°).
Mais ces projets ne semblent plus à l’ordre du jour.
16/26
Là où les infrastructures sont actuellement insuffisantes, c’est sur la partie luxembourgeoise, entre #Bettembourg et #Luxembourg. Et même lorsque sera inaugurée la ligne nouvelle le long de l’autoroute, ce sera toujours le réseau lux qui contraindra le trafic.

17&18/26
Pour l’instant, la suroccupation de la ligne entre Bettembourg et Luxembourg, que nos trains partagent avec ceux d’Esch-sur-Alzette laisse plein de place sur le segment Bettembourg – Thionville.

Demain, avec la nouvelle ligne Howald – Bettembourg, la suroccupation ne concernera plus que le tronçon Howald – Luxembourg. Mais la ligne nouvelle, qui recevra peu ou prou le même trafic que Bettembourg – Thionville, est en construction, à 2 voies.

19&20/26
Côté français, le réseau est vieillissant, mais bien pourvu. C’est un héritage du passé industriel de la région. Avec notamment les quatre voies entre Thionville et Woippy.

Sur ces quatre voies, d’énormes gains de capacité peuvent être dégagés par quelques aménagements ponctuels, sans élargir l’emprise ferroviaire ni créer de voie supplémentaire. Mais en avons-nous vraiment besoin ?
21/26
Pour y voir clair, il faut surtout un peu de méthodologie. Avant de se perdre à refaire le monde, regardons plutôt dans quelle mesure nous pouvons augmenter la fréquence des #TERMetzLux, où apparaissent les points de blocage et comment les résorber.
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Le tout en partant des projets en cours et en graduant jusque-là où on veut aller.
Et voici donc, avant de rentrer dans les détails, les conclusions.
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Ce qui ressort de ce tableau récapitulatif, c’est qu’en plus des coups partis :
1) Il faudra trouver d'ici 2028 une solution pour le fret nord-sud dans la traversée messine
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2) Ensuite, si on veut augmenter davantage la capacité de la ligne en HP, 2 gros ouvrages d'art sont à envisager : un saut-de-mouton à l’entrée du triage de Bettembourg, et un autre au sud de #Thionville.
Total : de 65M à 160M côté France ; de 30M à 80M côté Lux.

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De tels investissements suffisent pour envisager le transport de plus 40k voyageurs en HP (12 TER/hP, voire +).
Tout en maintenant l’insertion potentielle d’1 train de fret et 1 TGV par heure par sens. Et en envisageant le développement de liaisons TER Metz - Trèves.

Voilà ce qu'il y avait à dire sur le sujet. Politiciens, à présent faites vos jeux !
Maintenant, il va falloir étayer un peu tout ça et rentrer dans la matière. Prenez votre respiration. 🔽

27&28/94
Voyons jusqu’où pouvons-nous pousser le niveau d’offre sur la ligne TER Metz-Luxembourg.
Tout d’abord : le niveau zéro, ce qui est déjà dans les tuyaux :

A partir de 2024 : introduction des 16 rames TER2N pentacaisses achetées d’occasion à la région Normandie, qui viendront doubler le nombre de places assises du parc franco-luxembourgeois. D’ici-là les quais de gares seront adaptés pour recevoir des trains plus longs

29&30/94
Tous les trains pourront alors comporter 1000 places assises (assemblage de 3 rames tricaisses de notre parc actuel ou de 2 rames pentacaisses qui arrivent). Soit un double de l’offre actuelle (18k voy/3h, +100%). Et ce sans augmenter le nombre de circulations.

Ensuite: Horizon 2028, ouverture de la ligne nouvelle #Bettembourg#Howald, les trains du sillon ne rejoindront ceux de la ligne Luxembourg – Noertzange – Belval – Pétange non plus dès Bettembourg, mais à Howald.

31/94
La fréquence des trains en pointe sera alors poussée à 8 TER/h, contre 6 aujourd’hui. La capacité sera encore multipliée par 1,5 (2,5 par rapport à aujourd’hui). Aujourd’hui, en 3 heures de pointe, les trains transportent 9000 sièges ; en 2028 on arrivera à 24000 (+150%).

32&33/94
(Et encore, lorsqu’on dit « par rapport à aujourd’hui », il serait plus juste de dire « par rapport à l’offre théorique d’aujourd’hui, lorsqu’il n’y a pas de suppression de certains trains ni de départs en composition réduite »)

Alors, les infrastructures seront-elles alors en mesure d'absorber cette augmentation de charge? Et bien pas tout à fait. A ce stade il y a notamment deux points noirs qui devraient devenir problématiques s'ils ne sont pas réglés d'ici-là.

34&35/94
D'entrée de jeu, il faut reconnaître que s'il est si tentant de refaire le monde, c'est qu'en matière de technique ferroviaire, les savoirs sont jalousement gardés secret et la ressource (fiable) se fait très rare.

On trouve cependant cette «étude de capacité du sillon lorrain».
https://cpdp.debatpublic.fr/cpdp-a31bis/sites/debat.a31bis/files/etude_capacite_lorraine_part_1_analyse_capacite.pdf
C’est hyper lourd (370 pages), c'est daté (2014), c’était en préfiguration du cadencement TER 2016, cela ne traite pas du renforcement de fréquences à venir sur #MetzLux...

36&37/94
Mais il a cet intérêt de faire sortir les points de difficultés lorsqu'on veut ↗️ les cadences, et les limites des infra qui, elles, n’ont depuis pas bougé d’un iota.
Faut savoir prendre le temps de chercher (et trouver).

1ère chose: ce tableau d’art contemporain est le graphique spatio-temporel de la ligne Metz-Lux (p33/43). C’est là-dessus que bossent les ingénieurs horairistes de la SNCF.
Cette version d’essai correspond à peu près aux horaires encore en vigueur aujourd’hui.

38&39/94
Pour se repérer un minimum dans ce charabia : en abscisses le temps ; en ordonnées le lieu ; chaque ligne correspond au trajet d’un train (en vert, le fret ; en rouge les TGV).

On y voit deux choses : #Bettembourg#Thionville est moins fréquenté que le reste (car il n’y a pas de superposition d’une autre ligne). Et Woippy – Metz-ville est proche de la saturation (comme expliqué dans le doc [p21 à 33; p31 à 43 du pdf]).

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2° chose: le long de ces pages, on distingue aussi nettement quatre points noirs où les trains doivent se croiser : l’entrée du triage de #Bettembourg, Thionville, Woippy et l’entrée nord de la gare de Metz (Metz-marchandises)
-en vert: le fret
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Le problème de place sur la "ceinture nord" de Metz (Woippy - Metz ville via le pont Mixte) est donc identifié depuis longtemps. Pour 2016, des bricolages (ralentissements de trains) avaient finalement permis de s'en sortir.
Mais le même doc avait envisagé des solutions.
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Ces pistes sont évoquées p122 à 139 (p132 à 149 du pdf). La problématique méritera un topo à part (ce sera le prochain épisode) car on y croise plein d'autres externalités.
Il s'agirait, en créant un raccordement, d'éviter le passage du fret par cette ceinture nord.
43/94
C'est là qu'on en arrive au niveau 1. A ce stade, rien n'est résolu. Il semble que le choix soit porté sur la variante 2 (construction d'1 boucle de retournement contre la Seille à Magny), mais que personne n'est chaud pour appuyer sur le bouton.
https://www.grandest.fr/wp-content/uploads/2019/07/piece-n07-annexe-3-diagnostic-transport-de-marchandises.pdf p28
44/94
Affaire à suivre, donc.
Mais dès lors que l’on évacue la problématique des trains de fret sur la ceinture nord, les limites sont repoussées. Les trains de voyageurs y ont l'exclusivité et les cisaillements de Metz-marchandise et de #Woippy sont levés.
45/94
A noter également dans les projets "dans les cartons", la « modernisation » du noeud de Thionville. Là encore c’est l’Arlésienne, on n’en parle beaucoup mais personne n’a jamais pu en donner le moindre détail. Néanmoins toujours le même docu en évoquait un modèle. (p25)

46&47/94
Il s’agit surtout d’un aménagement de performance : que les trains n’aient plus à se traîner sur 500m de part et d’autre de la gare.
Mais aussi pour pouvoir recevoir en gare 2 trains simultanément:

Lorsqu'un train est à quai, le suivant a la voie libre pour accoster sur le quai voisin. Et ainsi prévenir les arrêts en pleine voie lorsque les trains sont rapprochés. Cela devient de + en + indispensable au fur et à mesure que l'on augmente la fréquence des TER.

48/94
Enfin, il reste un os pour 2028: l’entrée fret du triage de #Bettembourg. Et là il n'y a rien dans les cartons - on arrive au niveau 2.
Le problème ne vient pas de l’insertion des trains de fret (1 par heure par sens aux h de pointe), mais du croisement à cet endroit.
49/94
Pour quitter la ligne principale et entrer dans le triage, les trains venant de Thionville doivent «cisailler» la voie du sens inverse. Cela suppose qu’aucun train n’arrive en face. En cas contraire, le train doit s’arrêter, au risque de bloquer un TER arrivant derrière.
50/94
Le temps qu’un long train de fret traverse la voie Bettembourg > Thionville, plus une marge avant, plus une marge après, élimine environ deux passages potentiels de trains dans le sens inverse. Ce point noir fait donc fondre la capacité de la ligne.

51&52/94
Pour ne rien arranger, on se situe dans une montée particulièrement raide. Et parfois les trains n’arrivent pas à repartir (les locos patinent), et cela a vite fait de paralyser la ligne entière.
https://www.wort.lu/fr/luxembourg/train-de-fret-en-panne-reprise-progressive-du-trafic-59fc844ac1097cee25b76ac4

Pour remédier à ce problème, on a deux solutions. C’est exactement comme gérer un tourne-à-gauche sur une route. Soit on crée une « voie de stockage », soit on fait un échangeur dénivelé. (Le giratoire n’étant bien-sûr pas transposable.)

Train de fret en panne: reprise progressive du trafic

Un train de fret est tombé en panne entre Thionville et Luxembourg vers 15h30, perturbant très fortement la circulation ferroviaire entre les deux pays. Les CFL annoncent un retour progressif de la circulation à 17h15.

Virgule
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On retrouve donc ces deux solutions dans les techniques ferroviaires:
La solution « light » : le « sas fret » : une troisième voie centrale d’environ 1000m, qui permet au train de fret de dégager la voie principale avant de croiser l’autre.
54/94
La solution lourde, c’est un saut de mouton (terrier), cad un ouvrage d’art permettant d’éliminer le croisement. La « voie principale » qui redescend vers Thionville plonge sous l’entrée du triage. (scénario du bas)
C'est beaucoup plus cher qu'un sas, beaucoup plus efficace aussi.
55/94
Mais surtout, on est en territoire Luxembourgeois. Et s’agissant de travaux visant à faciliter le trafic frontalier, autrement-dit au bénéfice exclusif de l’économie luxembourgeoise, la gestion de ce point noir leur incombe intégralement.
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Voilà pour l'horizon 2028, ce qui est en train de se faire, ce qui dort, ce qui va manquer ;
Voyons maintenant le "niveau 3". De quoi aurait-on besoin si on venait à envisager des fréquences TER encore plus importantes ?

Voici une représentation graphique des écarts entre les trains de l’offre actuelle en HP (heures de pointe) (on n’est pas dans une représentation spatio-temporelle, seulement du positionnement des trains les uns par rapport aux autres).
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On voit que finalement le plus dur n’est pas d’insérer des trains de fret (vert foncé), qui partagent qu’un court tronçon et peuvent s’adapter au rythme du train précédent, mais les TGV, qui ne desservent pas d’arrêts intermédiaires et rattrapent rapidement le train précédent.
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Mais les TGV sont relativement rares, et se concentrent essentiellement dans le sens inverse des pointes. Le matin vers Lux, les premiers TGV arrivent après l’heure de pointe. Le soir en redescendant, il y a deux insertions difficiles.
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… Soit moins d’un train par heure. Les insertions peuvent donc se faire en "sacrifiant" un des nombreux sillons TER. Plus la fréquence de ceux-ci est élevée, moins c'est impactant. C'est en fait ce qui se fait déjà aujourd'hui. (le départ Lux 17h09 fusionné avec le précédent)
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D’après les infos presse concordantes, voici à quoi devrait ressembler l’organisation de l’offre 2028 (8 TER/h, moy 1TER/7min). On a toujours nos 3 missions (1 omnibus Lux-Metz, 1 semi-direct Lux-Metz, 1 Lux-Thi), non plus toutes les 30, mais toutes les 20 minutes.

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Que se passe-t-il si on veut augmenter la fréquence davantage ? Voici un exemple de simulation d’un passage à 10 TER/h (moy. 1TER/6min ; 30 000 places assises en 3 heures de pointe).

Que voit-on? Bcp de choses!
- Toujours pas de problème particulier sur Bettembourg-Thionville
- S'assurer que la signalisation (ERTMS) permette un intervalle des trains de 3 min.
- L'aménagement à Thionville est appréciable pour éviter les problèmes de gestion du trafic au moindre incident.

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- A fortiori la dénivellation de l’entrée du triage de Bettembourg semble incontournable.
- On aurait donc chaque heure 10 TER + 2 fret, ou 9 TER + 1TGV + 1 fret
Sur ces 10 TER: 4 omnibus, 2 semi-directs, 2 directs, 2 omni Lux - Thi.
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- Autre chose: ce graphique suppose de pouvoir organiser des dépassements de trains entre Thionville et Woippy, et l'absence absolue d'autres croisements.
Or, en plus de tous les aménagements évoqués jusqu'à présent, il reste les cisaillements de Thionville...