Trains

Nés sur le carreau des mines pour transporter le charbon entre les puits d'exploitation et les voies navigables les plus proches, les premiers chemins de fer n'ont pas donné immédiatement naissance aux voies ferrées telles que nous les connaissons aujourd'hui. Les premiers rails étaient en bois, les premiers trains (y compris de voyageurs) étaient tirés par des chevaux et ne transportaient que du charbon. C'est ainsi qu'est née, le 27 septembre 1825, la première véritable voie ferrée au monde en Angleterre, entre Stockton et Darlington (19 km), près de Newcastle, mais d'autres virent le jour à la même époque en Écosse et dans le Lancashire où fut mise en service, en 1830, la première ligne de chemin de fer : Liverpool-Manchester (51 km). En France, c'est le 1er octobre 1828 que fut ouvert le chemin de fer de Saint-Étienne à Andrézieux (sur la Loire). Mais, à cette date, cette ligne, longue de 14 km et à traction animale, ne transportait que du combustible. Il faudra attendre 1832 pour que, prolongée jusqu'à Lyon, cette voie ferrée supporte un service régulier de voyageurs au moyen de locomotives à vapeur, sur des rails en métal. L'association de ces trois éléments — voie ferrée, traction à vapeur, régularité des horaires — définit véritablement le départ du chemin de fer en tant que moyen de transport moderne.
À partir de 1840, les chemins de fer se développèrent très rapidement dans tous les pays qui disposaient de charbon, ou qui pouvaient en disposer facilement, essentiellement l'Europe et les États-Unis. C'est entre 1830 et 1930 que se sont constitués les grands réseaux ferrés, mais l'essentiel de leurs voies ferrées, surtout les plus importantes, se mit en place au cours des années 1840-1890. En 1881, on a compté 363 000 km de chemins de fer dans le monde (dont 172 000 en Europe et 165 000 aux États-Unis). En 1950, ce total avait plus que triplé : 1 300 000 km, dont 350 000 pour les États-Unis.

Le chemin de fer (la machine à vapeur pendant près d'un siècle) a permis la remorque de lourdes charges (plusieurs centaines de tonnes, jusqu'à 3 000 tonnes aujourd'hui) à vitesse élevée, mais sous réserve que les pentes ne soient pas trop accentuées : 35 p. 1 000 (3,5 p. 100) en montagne, exceptionnellement jusqu'à 60 p. 1 000 en simple adhérence. Au-delà, il faut faire appel à une crémaillère. Mais sur les grandes lignes, 8 p. 1 000 est un maximum.
Les voies ferrées, conçues pour la traction à vapeur au XIXe siècle, ont donc été implantées préférentiellement dans les sites les plus plats, c'est-à-dire dans les plaines et surtout dans les vallées, ce qui a eu pour effet de multiplier les sinuosités du tracé. Jusqu'à une époque récente, ces dernières n'ont pas freiné la recherche d'une vitesse toujours plus élevée : sur les grandes lignes, des rayons de courbes de l'ordre de 800 à 1 000 m permettent en effet des vitesses de 140 à 160 km/h. En revanche, en montagne, les voies ferrées offrent des courbes dont les rayons peuvent descendre jusqu'à 350 m, ce qui implique de réduire la vitesse jusqu'à 70-80 km/h.
La voie ferrée s'insère moins facilement dans la topographie que la route : en raison de la difficulté de la machine à vapeur à gravir les fortes pentes, ce sont les chemins de fer qui, les premiers, ont engendré la réalisation des ouvrages d'art en grande série : les viaducs et les souterrains qui permettent de concilier les contraintes topographiques et les fortes exigences de la voie ferrée en matière de tracé et de nivellement. De nos jours, la longueur cumulée des tunnels français est de l'ordre de 500 km. Si la plus grande partie d'entre eux sont assez courts (moins de 1 000 m), les plus longs sont ceux qui franchissent les seuils sous les plateaux, ou plus encore les massifs montagneux, souvent à caractère international : Fréjus (Paris-Rome) : 14 km, Simplon (Paris-Milan) : 20 km. Plus tard, sont venus les tunnels sous-marins, d'abord en Angleterre (Severn : 7 km), puis tout récemment au Japon, le tunnel du Seikan entre les îles d'Hokkaïdo et de Honshu (53 km), et le tunnel sous la Manche, de même longueur.
Les réseaux ferrés offrent une densité très inégale dans le monde : de nombreux États en sont peu pourvus, mais il n'en reste pas moins que le chemin de fer s'est étendu dans presque toutes les parties du monde, depuis les déserts de la zone tropicale (ligne Perth-Adélaïde en Australie) jusqu'au-delà du cercle polaire (Kiruna-Narvik entre la Suède et la Norvège), depuis le niveau de la mer jusqu'à près de 5 000 m (4 818 m dans les Andes au Pérou).

Au cours des années 1970 cependant, la concurrence de l'aviation intérieure entraîna la mise au point du concept français de train à grande vitesse (TGV). D'abord appliqué entre Paris et Lyon, liaison sur laquelle on s'était inspiré du projet avorté d'aérotrain Bertin en vue de remédier à la saturation de la ligne classique, le TGV a été progressivement érigé en un véritable système de transport associant une nouvelle infrastructure (la ligne à grande vitesse ou LGV), un nouveau matériel (rames TGV indéformables à grande capacité, capables de circuler à 300 km/h sur la nouvelle infrastructure) et de nouvelles méthodes d'exploitation comparables à celles du transport aérien et se traduisant notamment par des fréquences élevées, une absence d'arrêts intermédiaires sur la LGV, et la spécialisation des rames par destination.
Inauguré en 1981 entre Paris et Lyon, le TGV Sud-Est fut suivi en 1989 de la mise en place du TGV Atlantique, en 1993 de celle du TGV Nord-Europe entre Paris et Lille, puis en 1994 du TGV Rhône-Alpes reliant Lyon à Valence.
En 1991 était adopté un schéma directeur à grande vitesse portant sur la création de 4 000 km de lignes supplémentaires, destinées à relier Paris aux principaux centres d'activités de province en moins de trois heures. C’est chose faite, malgré les virulentes polémiques incontournables concernant le choix du tracé et le coût du projet, entre Paris et Marseille depuis la mise en service du TGV Méditerranée le 10 juin 2001. Aujourd'hui, la France compte environ 1 500 km de lignes à grande vitesse reliant Calais à Valence par la ligne de contournement de l'agglomération parisienne, ainsi que Paris à Tours, au Mans et à Marseille. D’autres LGV sont actuellement en cours de construction, notamment le TGV Est (Paris-Strasbourg) — rebaptisé récemment TGV Est européen —, et le TGV Rhin-Rhône (Mulhouse-Dijon-Lyon).

Les lignes ferroviaires à grande vitesse sont, pour le moment, l'apanage de certains pays européens (France, Allemagne, Belgique, Espagne, Italie) et du Japon, mais les projets tendent à se multiplier dans le monde (sauf en Afrique), notamment en Corée, en Chine et aux États-Unis. D'une manière générale, tous les réseaux ferrés des pays industrialisés s'efforcent d'atteindre des durées de trajet de plus en plus proches de celles de l'avion (record mondial de vitesse sur voie ferrée : 515 km/h par la SNCF en 1990). (Voir aussi train à lévitation magnétique).