Le modèle de Karlsruhe : berceau du concept de tram-train

« Un tramway au cœur de la ville, un train pour desservir la région« 

Ces quelques mots, tirés d’une brochure de présentation de l’autorité organisatrice des transports (AOT) locale, résument à merveille le Stadtbahn de Karlsruhe, berceau du concept de tram-train sous sa forme la plus aboutie et véritable cas d’école du genre.

En résumé, grâce à un matériel roulant polyvalent et léger, l’exploitation de plusieurs lignes de tram est prolongée bien au-delà des limites de l’agglomération en empruntant le réseau ferroviaire « lourd ». Une fois sortis de Karlsruhe, certains tram-trains se retrouvent ainsi à partager les voies avec des ICE, des trains régionaux ou autres trains de fret. Le résultat est un réseau d’environ 600 km, pour une ville qui ne compte pourtant que 300.000 habitants.

Ce réseau tentaculaire s’étend sur toute l’étoile ferroviaire, jusqu’à des villes comme Freudenstadt (80km au sud) ou Ohringen (105km à l’est).

C’est ce qu’on appelle le « modèle de Karlsruhe« .

Le « modèle de Karlsruhe » tel qu’on le connaît aujourd’hui, date de 1992. L’idée générale était de mieux valoriser des emprises ferroviaires abandonnées ou sous-utilisées en les exploitant à l’aide d’un matériel roulant plus léger et « dynamique », permettant une amélioration de l’offre à coûts raisonnés et sans le génie civil que nécessiterait la construction de nouvelles lignes.

Ce matériel roulant, compatible avec l’infrastructure urbaine tram, est de type métro léger/light rail. Il permet d’atteindre une vitesse d’exploitation de 120km/h, à peine en deçà des trains « classiques », tout en autorisant des phases d’accélération et de freinage plus courtes. Le recours à ce matériel roulant plus dynamique a permis la création de nouveaux points d’arrêt le long de lignes ferroviaires existantes, et d’insérer des tram-trains entre les sillons des trains « lourds », permettant d’augmenter les fréquences et donc l’offre.

Ces qualités dynamiques ne se limitent pas à l’insertion dans le trafic ferroviaire classique. Elles permettent aussi de s’inscrire dans des courbes plus serrées et de tolérer des pentes plus importantes, ce qui réduit d’autant les coûts de génie civil des quelques sections à construire, notamment les embranchements permettant aux tram-trains d’accéder au réseau ferroviaire.

Mais surtout, ces lignes de tram-train quittent l’emprise ferroviaire à l’approche de Karlsruhe pour se brancher sur le réseau urbain de tram, ce qui leur permet de desservir le centre-ville en alimentant plusieurs troncs communs exploités par les trams urbains. Ce principe de « décrochage » se retrouve dans d’autres villes desservies, où les tram-trains quittent la ligne ferroviaire pour faire un crochet par le centre, avant de poursuivre sur la ligne ferroviaire. C’est le cas à Wörth am Rhein, Bad Wildbad ou encore Heilbronn.

À Karlsruhe, le cas d’application est quasiment parfait. La gare centrale est en effet décentrée à environ 2 km du centre-ville, imposant une rupture de charge aux usagers des trains. La mise en service de tram-trains capables de quitter l’emprise ferroviaire permet de parcourir « le dernier kilomètre » en rapprochant les usagers des pôles d’attractivité de la ville. Il y a donc une véritable synergie entre une desserte très fine du territoire en zone urbaine et une vitesse commerciale élevée en interurbain.

Ça, c’était pour le modèle global. Dans la pratique, on distingue, dans les faits, quatre types distinctes d’exploitation tram sur le réseau de Karlsruhe :

1. Les lignes urbaines, au nombre de 5, exploitées à l’aide d’un matériel roulant à plancher bas. Il s’agit de trams on ne peut plus classiques.

2. À l’opposé de ces premières, on retrouve les lignes de tram-trains qui desservent exclusivement des voies du réseau ferré lourd de la DB, sans utiliser le réseau urbain. Dans ce cas, l’utilisation d’un matériel roulant plus léger, aux caractéristiques dynamiques meilleures que celles des trains classiques, a permis d’insérer des circulations tram-trains supplémentaires entre les trains ou d’y ajouter de nouveaux points d’arrêt.

3. Les lignes qui empruntent d’anciennes emprises ferroviaires avant de passer par le réseau urbain. Fermées au trafic ferroviaire lourd, elles ne sont désormais exploitées qu’en tram. La première application de ce cas a été réalisée dès les années 1950 sur la ligne de l’Albtalbahn.

4. Enfin, le cas d’école dont il est question dans cet article : le modèle poussé à son paroxysme, avec des lignes de tram-trains qui empruntent le réseau ferré de la DB avant de décrocher pour desservir les centres urbains via des voies de tram.

La majorité des 19 lignes urbaines et interurbaines (en plus de quelques services spécifiques de pointe) se retrouvent sur des troncs communs à Karlsruhe, offrant ainsi des fréquences élevées là où la demande le justifie. Le modèle a même été poussé à tel point que ces troncs communs ont atteint leur capacité maximale sur les tronçons les plus chargés. Des « trains » de véhicules étaient visibles régulièrement, notamment sur la Kaiserstrasse, la principale rue commerçante.

Pour augmenter la capacité de ces axes, les deux principaux troncs communs « en forme de T » ont été mis en tunnel en 2021 (4 km pour 7 stations). Le gabarit des stations impressionne pour du tram. Le décoration est sobre mais très efficace. Ainsi, tous les murs sont blancs et crèmes avec un éclairage suspendu esthétique. Toutes les stations sont quasiment identiques sur le plan architectural. Pour permettre un embarquement de plain-pied tant sur les rames à plancher bas que sur celles à plancher haut, les quais sont divisés en deux zones de hauteur différente.

Le tram-train est une formidable solution hybride, à cheval entre deux mondes, ce qui fait sa force mais également apporte son lot de difficultés dans sa mise en oeuvre.

Ces contraintes, reprises ci-dessous, expliquent en partie que, malgré une augmentation certaine du nombre de cas d’application du tram-train en Europe, leur nombre reste limité et cela concerne principalement des systèmes de type 2 ou 3 selon la liste ci-dessus. Les quelques systèmes avec mixité de trafic restent limités à des « one-shot ». Il s’agit de ligne unique comme à Mulhouse ou Sarrebruck, bien loin de l’échelle et du réseau de Karlsruhe.

Les difficultés sont d’abord d’ordre institutionnel. Pousser les limites du réseau aux confins du Land exige de mettre autour de la table des acteurs locaux et régionaux aux priorités parfois bien différentes, surtout quand ville-centre et périphérie ne partagent pas les mêmes couleurs politiques. Il s’agit des opérateurs et de leur AOT (autorité organisatrice des transports), mais aussi du ou des Lander, de la DB dans le cas présent, ainsi que de l’organisme de sureté ferroviaire, etc.

Ensuite, la mixité de trafic urbain et ferroviaire amène à devoir répondre à deux cadres normatifs et techniques très différents, avec des acteurs pas toujours enclins à sortir de leurs sentiers battus, alors même qu’il a fallu innover. Prévoir une exploitation mixte ferroviaire et tram requiert de faire dialoguer des interfaces d’infrastructures complètement différentes. Les contraintes et la réglementation du réseau ferré lourd sont autrement plus complexes que celles de l’exploitation urbaine du tram. Le matériel roulant doit donc pouvoir répondre aux deux cadres normatifs, avec un personnel formé aux procédures des deux mondes.

Parmi les divergences, on peut citer la signalisation, l’alimentation électrique, les gabarits et hauteurs de plancher, les moyens de communication avec le gestionnaire de l’exploitation, les normes de sécurité du matériel roulant et les procédures de sécurité, et même le profil des roues, pour permettre l’utilisation des aiguillages des deux types de réseau.

Cette interface ferroviaire-tram soulève également la question des l’insertion des tram-trains entre les circulations ferroviaires classiques soumises au régime des sillons. Un retard sur une section urbaine peut faire manquer son sillon au tram-train induisant un problème de régularité. Sur les troncons les plus critiques, les tram-trains circulent en unité multiple avant de se désaccoupler en quittant l’emprise ferroviaire. Cela permet de faire passer deux tram-trains en unité multiple sur le même sillon avec, en outre, un gain sur la redevance d’infrastructure.

Enfin, il convient de souligner l’une des limites du modèle du tram-train, son adéquation pour les trajets de longue distance. Avant sa réorganisation, la ligne S4 entre Achern et Öhringen parcourait 145 km, abattus alors en 3 heures. Le tram-train perd en efficacité à mesure que les distances augmentent, le train conventionnel offrant alors un niveau de confort plus adapté et une vitesse plus importante.

Par ailleurs, l’impact négatif perçu de la rupture de charge diminue avec l’augmentation de la distance parcourue. Celle-ci sera donc généralement mieux acceptée par un voyageur ayant parcouru une longue distance en train avant d’arriver à Karlsruhe que par un résident de la proche périphérie.