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2019-09-07 00:32:10 +02:00
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<title>TPE train à sutentation magnétique </title>
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<body>
<div id="sommaire">
<h2>Sommaire :</h2>
<ul>
<li class="gr_partie"><a href="intro.html#intro">Introduction</a></li>
<ol class="menu">
<li class="partie" id="item1"><a href="javascript:void(0)" onclick="toggle('item1');" > Un constat écologique et énergétique alarmant</a></li>
<sub id="sub_item1" class="closed">
<ol class="ss_partie">
<li id="item1_1"><a href="constat.html">Le pétrole, ressource limitée</a></li>
<li id="item1_2"><a href="constat.html#consequence">Les conséquences écologiques de la surconsommation </br>
des énergies fossiles pour le transport</a></li>
<li id="item1_3"><a href="constat.html#conclusion">Conclusion : un constat alarmant</a></li>
</ol>
</sub>
<li class="partie" id="item2"><a href="javascript:void(0)" onclick="toggle('item2');">Étude comparative TGV-Avion</a></li>
<sub id="sub_item2" class="closed">
<ol class="ss_partie">
<li id="item2_1"><a href="etude_comparative.html">Histoire <a></li>
<li id="item2_2"><a href="etude_comparative.html#eco_fonc">Écologie et fonctionnement</a></li>
<li id="item2_3"><a href="etude_comparative.html#concurrence">Concurrence et Intermodalité</a></li>
<li id="item2_4"><a href="etude_comparative.html#conclusion">Conclusion : un bilan mitigé</a></li>
</ol>
</sub>
<li class="partie" id="item3"><a href="javascript:void(0)" onclick="toggle('item3');">Le train à sustentation magnétique</a></li>
<sub id="sub_item3" class="closed">
<ol class="ss_partie">
<li id="item3_1"><a href="train_a_sustentation.html#">Différentes sustentations</a></li>
<li id="item3_2"><a href="train_a_sustentation.html#avan_inc">Avantages et inconvénients</a></li>
<li id="item3_3"><a href="train_a_sustentation.html#projets">Les projets</a></li>
<li id="item3_4"><a href="train_a_sustentation.html#conclusion">Conclusion : les perspectives
de l’avenir</a></li>
</ol>
</sub>
<li class="partie"><a href="biblio.html">Bibliographie</a></li>
<li class="partie" id="item4"><a href="javascript:void(0)" onclick="toggle('item4');">Annexe</a></li>
<sub id="sub_item4" class="closed">
<ol class="ss_partie">
<li id="item4_1"><a href="annexe.html">Expérience</a></li>
<li id="item4_2"><a href="annexe.html#diapo">Diaporama</a></li>
</ol>
</sub>
</ol>
<li class="gr_partie"><a href="conclusion.html">Conclusion générale du dossier</a></li>
</ul>
</div>
<div id="banniere">
<h1 id="entete">TPE année 2010/2011 lycée francois mitterand</h1>
</div>
<div class="parag">
<h1>Étude comparative TGV-Avion</h1>
<p>De nos jours, après la voiture, le train et l’avion sont les
moyens de transports principaux, notamment pour les moyennes et
longues distances. En ce qui concerne le transport des personnes, 89 %
se fait par la route, 6 % en train et 5 % en avion. Quant aux marchandises,
47 % prennent la route, 41 % la mer, 8 % le train et 4 % les voies fluviales.
Ainsi on va étudier les caractéristiques de les
2 moyens de transports en communs et les comparer</p>
<h2 id="hist">Histoire</h2>
<h3>Le train :</h3>
<p>Un train est constitué d’une série de véhicules sur roues
tractés par une locomotive. Il se déplace sur un chemin de fer, c’est
à dire une voie qui assure son guidage.</p>
<p>La locomotive à vapeur fut inventée au début des années 1800. 172 ans après,
le TGV fut créé. A l’époque il était propulsé par un moteur diesel mais la crise
pétrolière de 1973 obligea les ingénieurs a créer un TGV intégralement électrique.
Les machines électriques possèdent des avantages sur les machines à vapeur et diesel:
plus rapides et silencieuses, elles sont plus faciles à conduire. Aujourd’hui bénéficiant
des techniques modernes, les locomotives électriques continuent d’améliorer la qualité de
ce moyen de transport. Le 3 avril 2007 le TGV explose le record de vitesse en atteignant
574,8 km/h.</p>
<h3>L'avion :</h3>
<p>e premier vol d’un appareil « plus lourd que l’air »
( par oppositions aux montgolfières et aux ballons )
a été effectué en 1890 par l’ingénieur français Clément Ader.
C’est d’ailleurs à Ader que l’on doit le mot avion.
Le développement de l'aviation civile a eu lieu après la Seconde Guerre mondiale,
puis surtout à la fin du XXe siècle, malgré les chocs pétroliers de 1973 et 1979.</p>
<p>Les long-courriers à réaction ont rendu les vols à grande distance moins chers
et plus sûrs. Le premier gros-porteur a été le Boeing 747 surnommé « Jumbo Jet ».
Il peut transporter jusqu’à 560 passagers sur une distance de 8000km.</p>
<h2 id="eco_fonc">Écologie et fonctionnement</h2>
<h3>L'avion :</h3>
<p>L'avion est un moyen de transport qui permet de se déplacer rapidement et
sur de très longues distances. Par exemple un Paris/New York (l'aller) dure
seulement 7h30. C'est pourquoi l'avion est très utilisé.</p>
<p>Toutefois, c'est un moyen de transport qui a un impact sur l'environnement,
notamment en contribuant au dérèglement climatique. Globalement, on évalue
aujourd'hui à 3%des émissions mondiales les rejets de gazs à effet de serre dues
à l'aviation, mais c'est le secteur, qui avec la marine marchande augmente le plus
rapidement. En 2000, le transport aérien a émis 664 millions de tonnes de CO2, soit
11,5% des émissions du secteur des transports. En effet l’avion émet entre 134 et
148 grammes de CO2 par voyageur.kilomètre (presque 50 fois plus que le train) Pour
un même trajet Paris/New York aller retour on consomme 1 tonne de CO2 par passager.</p>
<h4>Fonctionnement :</h4>
<p>La principale pollution vient de ses moteurs, c’est à dire les
turboréacteurs et de son combustible : le kérosène.</br>
Le turboréacteur fonctionne sur le principe des turbines à gaz.</p>
<p class="image"><img src="image/eco_fonc_1.png" alt="schéma explixatif du
fonctionnement d'une turbine" title="fonctionnement d'une turbine d'un avion"/>
</p>
<h4>Ecologie :</h4>
<p>Les moteurs d’avion émettent principalement les composants polluants suivants :</br>
de l'oxydes d’azote (NOx), du monoxyde de carbone (CO),
des hydrocarbures (HC) (ou composés organiques volatiles : COV), du dioxyde
de carbone (CO2), dioxyde de soufre (SO2) et particules solides ( suies ).<p>
<p>La diffusion de gaz toxiques a un impact fort dans le voisinage
immédiat des pistes. Selon les associations, les 2 300 avions qui
décollent d’Orly, de Roissy et du Bourget produisent la même quantité de
NOx que 2 300 000 voitures Diesel parcourant chacune 25 km.</p>
<p>C'est au décollage, quand les réacteurs fonctionnent à pleine puissance que
l’avion pollue le plus (CO2, NOx, Métaux lourds contenus dans le kérosène ou
provenant de l'usure des tuyères,... ).</p>
<p>Les avions sont aussi une source de pollution sonore importante aux abords
des aéroports et sous les zones d’entraînement d'avions militaires.</p>
<p>Voici les émissions de gaz à effet de serre par passager et par classe
(en kg équivalent CO2) pour quelques destinations. Les chiffres s'entendent
pour un aller-retour, et tous les gaz à effet de serre sont confondus.</p>
<p class="image"><img src="image/eco_fonc_2.png" alt="émissions de gaz à effet de serre
par passager pour quelques destinations" tilte="Source : http://www.manicore.com/documentation/aeroport.html"/></p>
<p>De plus l'avion a un autre inconvénient : son prix, 175 millions
de dollars en moyenne.</p>
<p>En effet, les complexes turboréacteur dont le prix est très important,
représentent en général pour un avion civil le tiers du coût total.</p>
<p>Le bilan écologique étant inquiétant, des mesures ont été prise.
Ainsi dans l'Union Européenne, pour stopper l’augmentation de la pollution
des avions, le protocole de Kyoto sera mis en application à partir de 2012
avec pour objectif de réduire les émissions de C02 de 3% en 2012, et
de 5% durant la période 2013-2020, comparées aux émissions moyennes
constatées dans la période 2004-2006.</p>
<p>Sur le grapphe précèdent, la barre rouge représente le maximum des
émissions annuelles de CO2 par personne (en kg) auxquelles il faut
redescendre pour que la quantité de CO2 dans l'atmosphère soit stable
(c'est à dire diviser les émissions humaines de CO2 par 2 par rapport à 1990).
Stabiliser la concentration en CO2 dans l'atmosphère. Donc il va falloir trouver
des solutions pour les avions car ils polluent trop. Selon les experts du climat,
il faut limiter à + 2°C la hausse des températures ce qui impose de limiter les
émissions de CO2 à moins de 2 tonnes de CO2 par année et par être humain
(source : Union Européenne, commission des communautés européennes, GIEC).</p>
<p>Ainsi, un unique passager d’un vol long courrier avec un avion
« dernier cri » consomme le potentiel CO2 annuel du voyageur de demain.
Et le progrès technologique n’y changera pas grand-chose : le potentiel
de réduction des consommations de nos avions longs courriers se limite à 20- 30%.</p>
<h4>Solution au problème écologique</h4>
<p>Il faudra peut être réduire la vitesse de croisière de nos avions
(la consommation augmente avec la vitesse au carré et la puissance nécessaire
augmente avec la vitesse au cube) ou revenir aux hélices,...</p>
<p>Une solution serait de limiter les retards d'avions. En Europe: selon,
l’<abbr title="l’Association du transport aérien international)">IATA</abbr>, les 34 fournisseurs
de services de navigation aérienne ont généré pas moins 18 millions de minutes
de retard pour les voyageurs européens en 2006.</p>
<p>Outre un coût estimé à 3,3 milliards d’euros pour les compagnies aériennes,
des millions de passagers frustrés, cela représente quelque 12 millions de
tonnes de CO2 répandues dans l’atmosphère. Des émissions qui auraient pu être
évitées en ne faisant pas tourner en rond les avions en attente d’atterrissage
par exemple.</p>
<p>Selon l’<abbr title="Panel intergouvernemental sur le changement climatique">IPCC</abbr>
« il y aurait 12 % d’inefficacité dans la gestion globale du trafic aérien, soit 73
millions de tonnes d’émissions en trop de CO2 gaspillé et presque 13,5 milliards de dollars
de dépenses inutiles ».</p>
<p>« Chaque minute de vol que nous pouvons économiser réduit la consommation de
kérosène d’environ 62 litres et les émissions de CO2 de 160 kilos», indique
l’<abbr title="Association du transport aérien international">IATA</abbr>.
Une meilleure gestion du trafic aérien limiterait donc l’empreinte carbone
de l’aviation.</p>
<p>La conception des avions fait appel à des matériaux dont la production
est également une source d'impacts écologiques et le traitement des avions
en fin de vie pose encore problème, avec un nombre d'avions à démanteler de
plus en plus élevé (environ 6 000, soit 300 avions/an à traiter, sans compter
les épaves déjà stockées à proximité des aéroports dans le monde. Les avions
contiennent des matériaux précieux et dont la fabrication a causé l'émission
d’importantes quantités de gaz à effet de serre et de métaux lourds, mais les
carlingues n'ont pas été conçues pour faciliter la récupération de ces matériaux
en fin de vie.</p>
<p>En France, un programme nommé « Pamela » piloté par Airbus
(3 242 694 € aidé par l'Europe), à Tarbes, expérimente des procédés de
déconstruction et valorisation ou recyclage des matériaux.</p>
<p>Des avions écologiques existent mais ils ne sont pas compétitifs
de par leur faible capacité d'emport et leur lenteur.</p>
<h3>Le Train :</h3>
<h4>Fonctionnement :</h4>
<p>Le train à grande vitesse (TGV) est peut être aussi une solution pour
remplacer l'avion. Pour le savoir, nous allons étudier ses caractéristiques.</p>
<p>Contrairement à l'avion se sont des moteurs électriques qui assurent
la propulsion. De ce fait, le TGV est moins rapide que l'avion (300km/h)
mais il est beaucoup plus propre que ce dernier.</p>
<p class="image"><img src="image/eco_fonc_3.png" alt="description extérieur du TGV"/></p>
<p>Le bogie commun pour deux voitures réduit le risque de déraillement car
les wagons ne se couchent pas et ne se mettent pas en « accordéons ».Grâce
au bogie commun à deux wagons il y a un gain de vitesse et de confort car il
y a moins de poids, de frottements et de bruit.</p>
<p class="image"><img="image/eco_fonc_4.png" alt="bogie du TGV"/></p>
<p>L'anneau d'intercirculation fixes les wagons entre eux et attache le
bogie par dessous. Ainsi les wagons sont solidaire entre eux et peuvent
suivre la courbe des rails contrairement aux autres trains.</p>
<h4>Ecologie :</h4>
<p>Pour bien comprendre l'impact écologique du train nous
allons les comparer parmi d'autres moyens de transports :</p>
<p class="image"><img src="image/eco_fonc_5.png" alt="comparaison écologique avion/train/voiture"
title="Source: ADEME http://www2.ademe.fr/servlet/getDoc?id=11433&m=3&cid=96"/></p>
<p>On s'aperçoit que le train à un impact écologique beaucoup moins important
que l'avion. 97Kg CO2/voyageur pour l'avion et 2 Kg CO2/voyageur pour le train.</p>
<p>Mais les valeurs moyennes sont de 2,6 grammes de CO2 par voyageur et par
kilomètre pour le train contre 134 ou 148 grammes pour l’avion ( 50 fois plus).</p>
<p>Malgré tout le train a un inconvénient : ses infrastructures. Des chercheurs
ont comparé 11 modes de transports aux États-Unis. Ils constatent que si on
prend en compte les infrastructures le train n’est pas si avantageux.
Les infrastructures alourdissent diversement la facture énergétique et
la contribution à l’effet de serre selon le mode de transport.</p>
<ul>
<li>Aux Etats-Unis, les infrastructures routières alourdissent de 63% l’impact du
transport automobile (voiture, camions, bus) ;</li>
<li>Pour le train, le chiffre grimpe à 155% ;</li>
<li>Pour les navires, les infrastructures aéroportuaires affichent des conséquences
nettement plus faibles;</li>
</ul>
<p>Au final, un gros avion consommerait moins d’énergie par personne transportée
qu’une ligne de train de banlieue et aurait un meilleur bilan d’émission de gaz
à effet de serre. Bien entendu, il faut prendre cette étude avec précaution.
Néanmoins, elle nous montre que les choses ne sont pas aussi simples que le dit
la Sncf.</p>
<p>Pour conclure, nous pouvons dire que suite à son ampleur et sa grande
dépendance vis-à-vis du pétrole, le transport actuel des personnes (comme
celui des marchandises, évidemment) a un impact environnemental énorme. En
ce qui concerne la contribution à l’effet de serre, l’avion est le moyen de
transport le plus polluant suivi de la voiture. Quant au train, il présente
deux avantages : d’une part, il est le moyen de transport le moins énergivore
et, d’autre part, il ne dépend pas exclusivement des combustibles fossiles
(en Europe, 35 % de l’électricité est d’origine nucléaire et 12 % d’origine
renouvelable ). Toutefois, l'électricité produite par le nucléaire n'est peu
être pas non plus une bonne solution comme on le voit au Japon à Fukushima.</p>
<h2 id="concurrence">Concurrence et Intermodalité</h2>
<p>En France le développement des lignes TGV a fortement concurrencé les
lignes intérieures aériennes. La concurrence entre le train et l'avion dépend
principalement de la durée du trajet. Pour un trajet de moins 2h la part de marché
du train est de 90%, elle descend à 70% pour un voyage de 3h (cf graphe
suivant).</p>
<p>Sur des trajets tels que Paris/Lyon, Paris/Marseille, Lyon/Marseille,
Paris/Bruxelles, Paris/Strasbourg…, grâce au TGV, l’avion n’est plus si compétitif.</br>
Ainsi, Paris/Marseille est aussi rapide en TGV (3 heures 30) qu’en avion
(50 minutes de vol + 1h pour faire Paris/Centre – Aéroport + 50 minutes d’embarquement
+ 50 minutes à l’arrivée entre aéroport et le centre ville soit 3h30), sans compter la
gêne occasionée par les aéroports. Il est préférable largement 3h30 de train calme où
l’on peut dormir, lire ou travailler.</p>
<p>Les compagnies aériennes ne sont pas forcément opposées à ce transfert :
les vols courts sont souvent difficilement rentable et leur remplacement par
le train permet de libérer des créneaux horaires pour développer leur activité
long courrier.</p>
<p>La France possède deux gares TGV situées dans un aéroport: Charles-de-Gaulle
2 TGV et Lyon-Saint-Exupéry TGV. En 2006, 45% des correspondances vers la
province depuis l'aéroport Paris-Charles-de-Gaulle se faisaient en TGV, 55% en avion.</p>
<p>L'intermodalité train-avion se développe surtout pour les vols longs courriers.
Le TGV remplace les vols intérieurs pour rabattre les passagers de province vers
les vols longs courriers. Ainsi se ne sont plus des avions qui emmènent à l’aller,
les voyageurs vers de grands aéroports pour les vols long courrier, mais les trains.
De même, les voyageurs rentre chez eux en trains ( pour les provinces ).</p>
<p class="image"><img="image/eco_fonc_6.png" alt="part du fer en fonction de la
durée du trajet" title="part du fer (en %)en fonction de la
durée du trajet(en H)"/></p>
<p>Le graphe ci-contre représente en abscisse le temps de trajet entre deux gares
ferroviaires et en ordonnées la part du marché du transport occupé par le train.
Par exemple pour un trajet de deux heures, près de 90% des usgers préfères prendre
le train plutôt que l'avion.</p>
<p>Il existe un moyen pratique pour savoir s’il vaut mieux prendre le train ou
l’avion : le calcul de h avec la formule h = Pa-Pf/Tf-Ta où h est la valeur
d’indifférence, Pa est le prix d'un billet d'avion, Pf le prix d'un billet de train,
Ta le temps de trajet en avion et Tf le temps de trajet en train.</p>
<p>Le modèle « prix-temps » aboutit aux conclusions suivantes :</p>
<ul>
<li>les passagers dont la valeur du temps de trajet ( hi0 pour le train classique
ou hi1 pour le TGV) est supérieure à cette valeur d’indifférence h utiliseront
majoritairement l’avion.</li>
<li>les passagers dont la valeur du temps de trajet est inférieure à cette valeur
d’indifférence h utiliseront majoritairement le chemin de fer.</li>
</ul>
<p>En France, l’application d’un tel modèle donne généralement les résultats
suivants en ce qui concerne les parts de marché fer-air (train-avion), en fonction
des temps de trajet en train entre gares (les durées des dessertes terminales ne
sont donc pas incluses dans ces temps de parcours). La droite du TGV est celle en
pointillé.</p>
<p class="image"><img src="image/eco_fonc_7.png" alt="part de marché train/avion en fonction
de la durée du trajet" /></p>
<h2 id="conclusion">Conclusion : un bilan mitigé</h2>
<table>
<caption>Récapulatif de la comparaison avion/train</caption>
<tr>
<th>Comparatif</th>
<th>Avion</th>
<th>Train</th>
</tr>
<tr>
<td>Energie</td>
<td>Energie fossile : kérosène</td>
<td>Energie électrique : 20000kW (TGV) ou 15000kW</td>
</tr>
<tr>
<td>Consommation</td>
<td>3.6 litre par passager pour 100 km</td>
<td>3 000 kWh pour 100 km</td>
</tr>
<tr>
<td>Utilisation</td>
<td>On comptabilise 80 000 vols par jour On estime qu'il y a 20 000
avions de ligne en état de voler dans le monde, et 5000 avions dans le
ciel à tout moment. Si on prend une moyenne de 100 voyageurs par avion,
on a 500 000 personnes dans le ciel à tout instant</td>
<td>Chaque jour, 14 000 trains circulent en France, soit 10 chaque minute
et 5,1 millions par an, sur les 30 000 kilomètres de voies ferrées françaises</td>
</tr>
<tr>
<td>Vitesse</td>
<td>Mach 0.86, c’est à dire environ 900km/h par rapports au sol</td>
<td>TGV : 300km/h et Train classique :240 km/h</td>
</tr>
<tr>
<td>Sécurité et accident</td>
<td>16 Passagers tués par 100 millions de passagers-kilomètres dans le monde.
152 vols commerciaux ont eu un accident dans le monde en 2010.
Il y a en moyenne 830 morts par ans.</td>
<td>Seulement 6 déraillements pour le TGV et 2 Passagers tués par 100 millions
de passagers-kilomètres dans le monde.</td>
</tr>
<tr>
<td>Nombre de passagers</td>
<td>250 passagers en moyenne par avion.
150 places pour l’A320 et 525 pour l’A380</td>
<td>Autant qu’on veut mais il faut pouvoir fermer les portes.
Un TGV duplex en compte 500</td>
</tr>
<tr>
<td>Capacité de fret</td>
<td>200 tonnes en moyennes. Transporter des marchandises par avion est très cher</th>
<td>Les trains de fret roulent à 100 km/h mais certains trains spécialisés
peuvent circuler à 140 km/h</td>
</tr>
<tr>
<td>Ecologie</td>
<td>3% d’effet de serre est due à l’aviation.
L’avion émet entre 134 et 148 grammes de CO2 par voyageur/kilomètre</td>
<td>Le train émet 2,6 grammes de CO2 par voyageur/kilomètre;
Mais l'impacte écologique de son infrastructure est plus importante
que l'avion</td>
</tr>
<tr>
<td>Prix de construction</td>
<td>175 millions de dollars en moyenne.
Un A320 coute 85 millions et un A380 375.3 millions</td>
<td>Une rame de 500 places de TGV Duplex à l’achat est estimée
à 25 millions d’euros (décembre 2007.</td>
</tr>
<tr>
<td>Coût moyen d’une place</td>
<td>100 euros mais les prix varient énormément</td>
<td>45,2 euros . Mais le prix du billet a eu une augmentation de plus de 18% depuis 2002.
De plus le prix d’une place varie beaucoup</td>
</tr>
<tr>
<td>Durée de vie de l’appareil</td>
<td>20 ans</td>
<td>Durée de vie longue mais demande beaucoup d’entretien</td>
</tr>
<tr>
<td>Confort</td>
<td>Il y a plus de place qu’en train et un plus grand confort : nourriture,...</td>
<td>En 1ère classe, le confort est de haut niveau mais les services
proposés au voyageurs sont jugés plus modestes que dans d'autres
trains à grande vitesse et la 2nd classe est jugée médiocre</td>
</tr>
<tr>
<td>Temps d’attente </td>
<td>2h30</td>
<td>Presque aucun</td>
</tr>
</table>
<p>Ainsi l’avion est un moyen de transport rapide mais coûteux et polluant.
Le train lui, est moins rapide mais son impact écologique est moindre.
De plus il est moins cher que l’avion. Toutefois le TGV n’est pas parfait
car les vols d’avions sont plus directs et un réseau aérien est de loin
plus souple et plus facile à installer que des voies de TGV. Ces voies sont
figées, leur construction et leur entretien sont très coûteux en énergie.
Elles sont bruyantes, elles occupent beaucoup de terrain et elles représentent
des barrières infranchissables pour les animaux.</p>
<p>Malgré les qualités du TGV, l’avion est très utilisé dans les longs et moyens
trajets car les gens sont de plus en plus pressé et le facteur temps prime sur
l’écologie et le prix.</p>
<p>Finalement, on s’aperçoit que la solution idéale serait un train plus rapide
avec toujours une bonne sécurité, un prix de construction et un prix de billet
peu élevé et un très faible impact écologique. Si ce moyen de transport existait,
l’avion deviendrait obsolète et inutile. Peut être faut il chercher vers les trains
de nouvelles générations qui utilisent des technologie futuristes telles que le train
à sustentation magnétique.</p>
</div>
<div id="pied_page">
<p>Code et design par Quentin Rouland. 2011.</br>Pour toutes suggestions ou questions:
<a href="mailto:quintin_82@hotmail.fr"/>quintin_82@hotmail.fr</a></p>
</div>
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