Depuis son lancement en 1981, le matériel TGV a beaucoup évolué dans sa forme et sa technique, mais en conservant son principe de rame articulée et indéformable, c'est à dire que les rames sont composées de deux motrices encadrant entre huit et dix voitures.
Chaque rame possède un bar, trois voitures "première classe", les autres voitures sont consacrées à la "seconde classe". Huit rames sud-est sont composées uniquement de voitures "première classe".
Toutes ces rames sont au moins bicourants et donc aptes à circuler sous les deux types d'alimentation en vigueur à la SNCF, c'est à dire le 1500 volts continu et le 25000 volts alternatif monophasé, comme c'est le cas de nombreux types de locomotives électriques.
le fait que le TGV soit basé sur le principe de la rame articulée et indéformable, signifie que toutes les voitures sont solidaires et par conséquent qu'un seul bogie est nécessaire entre chacune d'elles. Cela offre deux avantages principaux, d'une part, le fait que les voitures soient liées entre elles, permet d'empêcher plus facilement que la rame se couche en cas de déraillement, et d'autre part, cela diminue la résistance à l'avancement tout en améliorant le confort du voyageur, puisqu'il ne se trouve pas assis sur les "roues". Grâce à ce principe et à la suspension pneumatique des bogies, le TGV offre à 300 km/h un confort équivalent à celui d'une rame "Corail" circulant à 160 km/h.
Certes cette configuration implique que chaque rame a une capacité invariable, entre 370 et 516 places suivant le type de TGV, mais elles peuvent être couplés par deux grâce a un attelage automatique situé dans le nez de chaque motrice. Les convois ainsi formés, ont une longueur comprise entre 400 et 475 mètres. Ce système permet d'adapter plus facilement l'offre à la demande. Ces rames parcourent en moyenne 350000 à 400000 kilomètres par an.
Le prix d'une rame est d’environ 90 millions de francs,
130 MF pour un DUPLEX et jusqu'à 210 MF pour un EUROSTAR.
| Type (et lien) | vitesse maximale en service commercial |
| TGV Sud-est | 270 km/h |
| TGV Atlantique | 300 km/h |
| TGV Réseau | 300 km/h |
| Eurostar | 300 km/h |
| Thalys | 300 km/h |
| TGV Duplex | 300 km/h |
Puissance sous 25 kV : 6450 kW
Longueur de la rame : 200 mètres
Nombre de moteurs : 12
Capacité : 370 places (116 en première classe)
Masse en charge normale : 420 tonnes
Vitesse en service commercial : 270 km/h
108 rames en service
Les deux premières rames de pré-série sont sorties d'usine en Juillet 78.
Le TGV SE n'a en fait rien de révolutionnaire par rapport aux autres matériels ferroviaires en service à l'époque, si ce n'est le principe de la rame articulée. En effet, en ce qui concerne la motorisation, on a fait appel à la technique des moteurs à courant continu, certes chère, mais la plus fiable pour l'époque. Le TGV SE n'est en fait que la mise en commun de toutes les techniques classiques et les plus performantes de la fin des années 70. Ces techniques sont tout de même payantes puisque le 26 Février 1981, sur la ligne nouvelle, la rame TGV n°16 bat le record du monde de vitesse sur rails en roulant à la vitesse de 380 km/h, soit plus de 100 km/h au dessus de sa vitesse maximale d'exploitation. Cet exploit fut salué dans le monde entier et montrait au public et futurs clients la marge de sécurité qu’il leur sera offerte en service commercial.
Toutes ces rames sont bicourants et huit d’entres elles sont tri courants pour desservir la Suisse équipée en 15000 volts alternatifs sous une fréquence de 16,7 Hz.
Le TGV SE fut mis en service le 27 Septembre 1981, il rencontra quelques petits problèmes de jeunesse, somme toute normaux, et qui furent résolus très vite. Le TGV fut rapidement un succès et pour preuve, la ligne nouvelle de 400 kilomètres entièrement payée par la SNCF, qui a fini d’en rembourser les emprunts en 1992.
Forte de ce succès, la SNCF a décidé de remettre ces rames au goût du jour. Elles sont progressivement repeintes en gris et bleu, refaites entièrement intérieurement, de manière a les uniformiser avec les TGV Atlantique, Réseau et Duplex. Il est même envisagé de rendre aptes à 300 km/h, les rames qui roulent actuellement sur la LGV méditerranée, mais cela nécessite des modifications techniques assez coûteuses, car ses moteurs ont été développés il y a vingt ans pour une vitesse de 280 km/h. Néanmoins, le TGV SE est désormais prêt pour assurer ses bons et loyaux services jusqu'en 2015, date de sa radiation définitive du service commercial et de sa probable entrée triomphale au musée du chemin de fer à Mulhouse.
Puissance sous 25 kV : 8800 kW
Longueur de la rame : 237 mètres
Nombre de moteurs : 8
Capacité : 485 places (116 en première classe)
Masse en charge normale : 490 tonnes
Vitesse en service commercial : 300 km/h
105 rames en service
Le TGV A fut mis en service le 24 Septembre 1989 en direction de la Bretagne et le 30 Septembre 1990 en direction du sud-ouest de la France.
Il n a en fait en commun avec son prédécesseur que le nom générique. Le TGV A roule désormais à 300 km/h, tout en possédant deux voitures de plus que le TGV SE, sa forme est quelque peu différente car son Cx (coefficient de pénétration dans l'air) a été amélioré.
L’informatique embarquée fait son apparition, pour la gestion de l’ensemble de la rame. En effet, toute panne intervenant sur la rame, que ce soit l’isolation d’un bloc moteur suite a une disjonction, ou une simple lampe grillée à la table d’un voyageur, tous ces événements sont automatiquement mis en mémoire dans l'ordinateur de bord. De plus, le contenu de cette mémoire est lu et transmis à l'atelier d'entretien, chaque fois que la rame entre ou sort de la LGV. Ceci permet une gestion plus efficace et plus rapide des réparations a effectuer sur chaque rame lors de son retour en atelier.
Mais, la où la SNCF innove le plus, c'est dans un domaine
invisible aux passagers, mais fondamental : la motorisation.
Le TGV
A est le premier matériel a utiliser des moteurs triphasés synchrones.
Cette motorisation est très intéressante car très économique en entretien,
du fait de l'absence de collecteur et de plus ces moteurs ont une puissance
massique supérieure à celle des moteurs à courant continu. C'est la raison
pour laquelle, le TGV A avec seulement huit moteurs développe une puissance de
12000 chevaux, alors que le TGV SE développe 8800 chevaux avec douze moteurs.
C'est grâce à ce type de moteurs, que le 18 Mai 1990, la rame TGV A n° 325 a
battu le record du monde
de vitesse sur rails en roulant à la vitesse de 515,3 km/h. Ce record, qui est
toujours propriété de la SNCF et qui démontrait une fois de plus sa suprématie
technique, eut un retentissement mondial et permit la signature de plusieurs
contrats à l'étranger.
Quant à l'aménagement intérieur des rames, il a été conçu en fonction des souhaits de la clientèle. On voit donc l'apparition d'espaces particuliers que ne possédait pas le TGV SE, par exemple le SALON et les voitures CLUB (petits compartiments) en première classe, le KIOSQUE et la NURSERIE en seconde classe.
Le TGV A a connu un succès très rapide, son taux de remplissage étant quasi identique en semaine qu'en week-end, car il dessert 45 % de la population française et du fait de la possibilité d'atteindre désormais l'atlantique en 3 heures.
Puissance sous 25 kV : 8800 kW
Longueur de la rame : 200 mètres
Nombre de moteurs : 8
Capacité : 377 places (116 en première classe)
Masse en charge normale : 420 tonnes
Vitesse en service commercial : 300 km/h
90 rames en service
Ce nouveau type de TGV fut développé pour pouvoir emprunter l'ensemble des LGV de la SNCF. Sa mise en service commercial débuta le 23 Mai 1993 pour le lancement du TGV Nord Europe. Les TGV R sont fortement dérivés des TGV A, mais les rames ne comportent que huit voitures comme le TGV SE. Sur le plan technique, les rames TGV R bénéficient d'un certain nombre de perfectionnements tels que:
-l'étanchéité aux ondes de pression des voitures et des cabines de conduite, en vue d'améliorer le confort des voyageurs lors des circulations à grande vitesse dans les tunnels.
-le renforcement de la motorisation synchrone afin de disposer de motrices capables d'effectuer, dans le cadre de leur mission principale, de longs parcours à grande vitesse.
Les rames TGV R sont aptes à la vitesse de 320 km/h en service commercial, mais restent exploitées, dans l'immédiat, à la vitesse de 300 km/h. Il y a 50 rames bicourants (25 kV 50 Hz,1500 V cc) destinées au seul réseau de la SNCF et 40 rames tricourants (adjonction du 3000 V cc) pour pouvoir circuler sur les réseaux belge et italien (Paris-Turin-Milan).
Elles assurent l'ensemble des dessertes du TGV Nord-Europe (Paris-Lille, Arras, Dunkerque, etc..) et toutes les relations transversales (Lille-lyon, Marseille, Montpellier, Nantes, Quimper, Bordeaux, Rouen-Lyon, etc..), la desserte la plus longue étant Bruxelles-Nice (1350 kilomètres).
Puissance sous 25 kV : 12200 kW
Longueur de la rame : 394 mètres
Nombre de moteurs : 12
Capacité : 794 places (210 en première classe)
Masse en charge normale : 800 tonnes
Vitesse en service commercial : 300 km/h
38 rames en service
Le service EUROSTAR débuta le 14 Novembre 1994. Il relie les villes de Paris à Londres et Bruxelles à Londres, par le tunnel sous la Manche.
L'EUROSTAR a été développé pour pouvoir circuler sur les réseaux français, belge et anglais. Ces rames sont donc équipées du 25 kV 50 Hz pour la France, du 3000 V cc pour la Belgique et du 750 V cc par troisième rail entre la sortie du tunnel et Londres. Quelques unes de ces rames ont été modifiées pour pouvoir circuler sous 1500 V cc, afin de pouvoir assurer dés l'hiver 97/98, dés dessertes directes de Londres vers les Alpes françaises.
La motorisation est nouvelle et basée sur douze moteurs triphasés asynchrones développant une puissance de 16600 chevaux, nécessaire pour déplacer 800 tonnes à 300 km/h. De plus, comme les moteurs synchrones, ils ne demandent que très peu d'entretien pour une fiabilité accrue par rapport aux moteurs continus.
Toutes ces rames circulent à la vitesse de 160 km/h dans le tunnel sous la Manche. De plus, elles sont étanches aux ondes de pression, à la fumée et sécables au milieu en cas d'incident dans le tunnel. Ceci pour permettre une évacuation plus rapide des passagers, chaque demi-rame étant autonome en traction dans ce cas de figure.
Elles sont composées de dix-huit voitures, six "première classe", deux bars et dix "seconde classe". Ces rames ne peuvent pas être couplées en service commercial à cause de leurs longueurs. Des versions plus courtes ont été développées pour le futur service au nord de Londres, mais celui-ci n'est pour l'instant plus à l'ordre du jour.
Ce service international connaît un succès grandissant en particuliers sur Paris-Londres grâce à ses dix-huit aller-retours quotidiens et occupe déjà 60 % du trafic (tous modes confondus) entre ces deux villes.
Actuellement, en terme de temps de transport centre à centre, il fait jeu égal avec l'avion (3 h) et lorsque la ligne à grande vitesse sera construite coté anglais, le temps de parcours sera ramené à 2 h 30, ce qui fera de l'EUROSTAR le mode de transport de référence pour relier ces deux capitales.
L'EUROSTAR, résultat d'une coopération exemplaire entre la SNCF, la SNCB et BRITISH RAIL, est un matériel qui se distingue de l'ensemble des TGV par sa longueur, sa capacité et sa puissance et qui marquera date dans l'histoire de la grande vitesse ferroviaire.
Puissance sous 25 kV : 8800 kW
Longueur de la rame : 200 mètres
Nombre de moteurs : 8
Capacité : 377 places (116 en première classe)
Masse en charge normale : 420 tonnes
Vitesse en service commercial : 300 km/h
10 rames PBA en service, 27 rames PBKA en service
Il fut mis en service le 2 Juin 1996 sur Paris-Bruxelles-Amsterdam et il a atteint Cologne (Koln) début 1998, d'ou son surnom de TGV PBKA.
Le service est assuré par deux types de rames, les PBA et les PBKA.
Les rames PBA (Paris-Bruxelles-Amsterdam) sont en fait des TGV R tricourants, dont l'aménagement intérieur est diffèrent et la livrée extérieure est rouge et grise.
Les rames PBKA destinées à la desserte de Cologne ont reçues de nouvelles motrices quadricourants pour pouvoir circuler sur le réseau allemand, alimenté en 15000 volts 16,7 Hz. La traction étant toujours assurée par huit moteurs triphasés synchrones.
De plus le pupitre de conduite est central, comme sur l'EUROSTAR et le DUPLEX, formule qui a été retenue, sauf exception, pour tous les futurs matériels à grande vitesse. Cette solution est justifiée par le fait que la circulation ferroviaire s'effectue à droite en Allemagne et par conséquent toute la signalisation latérale classique est inversée par rapport aux autres réseaux. Cela permet de ne pas trop dérouter les conducteurs lors de leurs parcours à travers plusieurs pays étrangers. Ce problème ne se posait pas avant l'arrivée de la grande vitesse, car les parcours étaient effectués par des conducteurs du réseau étranger traversé. Le changement de conducteur s'effectuant à la frontière, sauf exception rare (les Paris-Bruxelles sans arrêt étaient assurés indifféremment par des conducteurs belges ou français). Cette particularité de la circulation à droite existe aussi en France, en Alsace Lorraine, car cette région était allemande de 1870 a 1918.
THALYS, tout comme EUROSTAR, contribue à la création d'un véritable réseau à grande vitesse européen. Depuis fin 1997, Bruxelles est à 1h25 de Paris, Amsterdam à 4h15, Cologne à 4h et au prochain millénaire Amsterdam et Cologne ne seront plus qu'a 3h15 de Paris.
Puissance sous 25 kV : 8800 kW
Longueur de la rame : 200 mètres
Nombre de moteurs : 8
Capacité : 516 places (184 en première classe)
Masse en charge normale : 424 tonnes
Vitesse en service commercial : 300 km/h
30 rames en service, plus 55 en option.
Il fut mis en service le 19 Décembre 1996 sur Paris-Lyon et dessert aussi certains jours Marseille et Montpellier, situation qui va s'amplifier avec la mise en service du TGV Méditerranée
En ce qui concerne les équipements, le TGV DUPLEX conserve les solutions validées précédemment, c'est à dire moteurs triphasés synchrones et pupitre de conduite central. Son origine remonte à 1985, pour répondre à l'accroissement futur du trafic. L'équation à résoudre étant : comment transporter plus de voyageurs sans augmenter le nombre de rames, sachant qu'on ne peut plus diminuer l'intervalle de temps entre deux convois pour des raisons de sécurité. La solution consiste donc a augmenter la capacité des rames. Le principe de l'augmentation de la longueur des rames est vite écarté, car son corollaire est l'allongement de la longueur des quais. D'une part, c'est trop coûteux, d'autre part on ne peut pas construire des quais d'un demi kilomètre de long dans toutes les gares desservies par TGV. Puisque le TGV ne peut pas prendre de la longueur, il prendra de la hauteur. Mais dés lors se pose un autre problème : comment mettre 40 % de voyageurs en plus dans une rame de 200 mètres sans dépasser la charge maximale de 17 tonnes par essieu, nécessaire à la bonne tenue de la voie à grande vitesse.
La SNCF a donc été conduite a alléger d'une façon importante tous les éléments constitutifs de la rame : la structure, le bogie et ses essieux, les sièges, le câblage, etc.., tout en respectant ou en améliorant la sécurité et le confort.
La structure a donc été réalise en aluminium, les bogies ont été optimisés permettant un gain de l'ordre de 15 tonnes. Les sièges ont été redéfinis pour permettre un gain de 12 kilogrammes par place, soit plus de 6 tonnes pour l'ensemble de la rame.
De plus de nouvelles dispositions ont été prévues pour améliorer la résistance au choc basées sur deux principes :
-le premier est la création de zones de déformation programmable dans les espaces non habités et le renforcement des zones où se trouvent les passagers et le conducteur.
-le deuxième est l'adjonction entre motrices et remorques de dispositifs d'anti-achevalement des véhicules en cas de choc frontal.
Ces dispositions ont été validées lors d'essais sur des
prototypes.
Le TGV DUPLEX est actuellement le système le plus élaboré des TGV, mis à part EUROSTAR, et le restera jusqu'à la mise en service des TGV de quatrième génération aptes à la vitesse de 360 km/h.