Indéniablement, le résurrection du tramway en France est associé aux rames Citadis d’Alstom. Si les TFS ont ouvert la voie, le succès commercial du Citadis peut incarner quasiment à lui seul l’image du tramway français moderne puisqu’il représente 70% des tramways circulant en France

Une naissance sur une défaite

Présenté pour la première fois lors de la candidature d’Alsthom au projet de tramway de Clermont Ferrand, le Citadis d’Alstom (sans h) fait aujourd’hui figure de véritable tramway français standard, en dépit des apparences et de la personnalisation des livrées et de la forme des extrémités dans les différentes villes. En deux décennies, il a réussi à s'arroger à lui seul plus de 70% des effectifs des réseaux français.

Si les premières esquisses d’un tramway moderne baptisé Citadis remontent aux années 1970, le lancement de ce nouveau modèle de tramway résulte de la défaite d’Alsthom lors de l’appel d’offres du tramway de Strasbourg. Le TFS avait été écarté au profit de l’Eurotram d’ABB, qui proposait un plancher bas intégral. Cet échec signait ainsi la fin du TFS, dont les dernières rames allaient sortir des usines en 1997.

Une gamme modulable

Alsthom développait alors une nouvelle gamme de matériel, sous l’appellation Citadis, présentant une forte modularité en longueur (24, 32 ou 43 m), en largeur (2,30 à 2,65 m), mais aussi sur le type de bogies pour un plancher surbaissé sur les trois quarts de la longueur de la rame, ou un plancher bas intégral. Ainsi, le gamme Citadis se décompose d’abord en Citadis 200, 300 ou 400 selon la longueur (20, 30 ou 40 m). Le dernier chiffre indique le type de bogies : 1 pour les rames à plancher bas partiel et 2 pour le plancher bas intégral.

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Montpellier - Port Marianne - 11 mars 2006 - Premier d'une longue lignée, le Citadis de Montpellier au gabarit de 2,65 m a du être allongé de 30 à 40 m devant le succès du tramway dans la cité héraultaise. Il est équipé de bogies Magdeburg s'insérant bien dans les courbes de petit rayon. © transporturbain

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Orléans - Domaine universitaire - avril 2005 - Les rames livrées pour la ligne A d'Orléans sont aussi montées sur bogies type Magdeburg. En revanche, elles sont au gabarit 2,32 m, le plus étroit de la gamme d'Alstom. © transporturbain

Alstom valorisait dans un premier temps son partenariat avec LHB, avec qui avaient été réalisées les rames de Magdeburg. L’architecture de la rame de base reposait sur deux caisses longues encadrant une caisse courte, donc assez proche du TFS.

Dans le second cas, Alsthom développait un nouveau bogie moteur baptisé Arpège, les roues sont reliées à l’aide d’un pont (initialement produit par RVI, et maintenant par Texelis) afin de former un « essieu », équipé d’un  côté d’un moteur, de l’autre d’un équipement de freinage. Cette disposition se dispense de l’essieu gênant le passage dans le couloir pour un matériel à plancher bas intégral. Afin de compenser l’absence de rotation des bogies, le constructeur développait une rame multi-articulée à 5 caisses sur la version de 32 m, dont trois équipées de bogies : les deux extrémités et la caisse courte centrale. Des caisses nacelles suspendues étaient intercalées entre les bogies.

Le  Citadis compensait l’un des défauts de la deuxième version du TFS (type Grenoble, Rouen, Paris), à savoir le manque de portes et leur extrême concentration au centre du véhicule. Dans sa version de base et quel que soit le type de bogie, le Citadis de 32 m offrait 4 portes doubles et 2 portes simples logées derrière le poste de conduite dans le porte-à-faux.

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Villeurbanne - Domaine universitaire de La Doua - 18 août 2006 - Premier Citadis à plancher bas intégral avec bogies Arpège, le modèle lyonnais a largement fait école en France au point de devenir le véritable "standard" français. © transporturbain

Alsthom a également rompu également avec le principe de standardisation des caisses, du moins en apparence : si tous les éléments composant la caisse sont identiques d’une rame à l’autre, quelle que soit sa longueur ou sa largeur, le Citadis propose une personnalisation des faces frontales, chaque ville voulant se distinguer des autres, faisant au passage du tramway non pas un simple moyen de transport mais une sorte de signature urbaine.

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Strasbourg - Avenue Jean Jaurès - 1er septembre 2007 - Le Citadis a dû se fondre dans la gabarit dynamique de l'Eurotram développé par ABB, donnant naissance à la version 403. © transporturbain

La chaîne de traction Onix avait déjà fait son apparition sur les derniers TFS produits, notamment pour Grenoble.

Néanmoins, dans un premier temps, Alstom (désormais sans h) décrocha les marchés de Montpellier et d’Orléans avec le bogie Magdeburg équipant les Citadis 301. C’est avec le tramway lyonnais qu’Alstom lançait les Citadis 302 avec bogies Arpège.

Alstom était toutefois prudent et envisageait un marché potentiel de 80 rames en France pour amortir le coût de développement du produit. Vingt ans plus tard, près de 2400 Citadis circulent ou sont appelés à circulés dans le monde entier, dont un peu plus de 1000 en France en 2018. Le succès à exportation du Citadis concerne essentiellement les réseaux neufs, souvent dans des marchés intégrés avec l'infrastructure.

Caractéristiques techniques : difficile de résumer une telle diversité !

La longueur des Citadis 301 atteint 29,9 m, tandis que celle des Citadis 302 se situe autour de 32 m selon la forme du museau des rames, domaine personnalisable par chaque ville. Pour les Citadis 401, la longueur 40,9 m et celle des Citadis 402 oscille autour de 43 à 44 m, toujours selon les formes d’extrémité. Le Citadis 403 de Strasbourg atteint les 45 m du fait de son architecture différente, cherchant à reproduire le gabarit dynamique des Eurotram.

Avec une puissance maximale à la jante de 688 kW pour une masse à vide de l’ordre de 38 t, le Citadis 302 bénéficie d’une accélération de 1,1 m/s² de 0 à 40 km/h et de 0,72 m/s² de 0 à 70 km/h. Au freinage, le Citadis atteint 1,3 m/s² en freinage maximal de service et 3 m/s² en freinage d’urgence.

Pour les rames de type 402, la puissance est portée à 880 kW et offre des performances comparables en accélération et freinage. Toutefois, les rames longues équipées de l’alimentation par le sol plafonnent à 60 km/h (si elles sont sur la partie APS), contre 70 km/h pour les autres rames.  

On notera enfin que les rames strasbourgeoises de type 403 plafonne à 725 kW avec une vitesse maximale de 60 km/h. Cependant, l’accélération atteint 1,25 m/s² de 0 à 40 km/h.

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Seyssinet - Boulevard de l'Europe - 31 décembre 2007 - Venant de franchir le pont de Catane, un Citadis 402 de la SEMITAG, venu renforcer le parc de TFS dans le cadre du développement du réseau. © transporturbain

Les contraintes du plancher bas intégral et des coffres protégeant les bogies et certains appareillages électriques contraignent l’aménagement intérieur : les écarts selon les versions divergent peu, hormis sur les rames de Dijon et de Brest où des choix esthétiques brident la capacité assise. Sur une rame de type 302, la capacité assise atteint 56 places pour 201 places au total. En diminuant la capacité assise notamment autour des portes, la capacité peut atteindre 220 places. Sur les rames de type 402, La capacité assise est de 70 places pour 288 places au total, et 304 en cas de gabarit à 2,65 m. Enfin, les rames strasbourgeoises offrent 64 places assises et 288 places au total.

Du point de vue de l’alimentation, Alstom a développé parallèlement à la solution de base par pantographe et ligne aérienne, la solution d’alimentation par le sol, dont les débuts à Bordeaux furent difficiles mais le résultat – moyennant un certain surcoût – in fine probant avant d’être retenue par Angers, Reims, Orléans et Tours, et l’installation de batteries dans le cas niçois.

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Bordeaux - Place de la Comédie - 1er décembre 2011 - Rame longue et alimentation par le sol : les rames bordelaises comptent aussi parmi le splus élégantes. Le tramway est aussi un objet urbain qui sait être esthétique. © transporturbain

Quinze ans de succès

La mise en service des premiers Citadis à Montpellier, en juin 2000, fait sensation puisque le réseau va servir de « vitrine » au nouveau produit d’Alstom, mais aussi parce qu’il s’agit de la version large de 2,65 m dont on apprécie le confort.

En novembre de la même année, la version d’Orléans, à l’opposé en termes de largeur, présentait la plus faible largeur de la gamme, avec 2,32 m. Dans les deux cas, le bogie Magdeburg était apprécié pour la douceur de son roulement et par ses aptitudes en exploitation sur des courbes assez serrées mais aussi sur des sections à vitesses élevées puisque les rames atteignent 80 km/h.

Un mois plus tard, les rames lyonnaises étaient mises en service, première apparition du bogie Arpège, qui, tout en offrant un bon confort de roulement, devait présenter une lacune quant à ses aptitudes en courbe.

Le Citadis disposait alors de trois réseaux de référence, qui devaient nourrir les références d’Alstom dans le cadre des nombreux appels d’offres lancé au début du 21ème siècle. Tous devaient adopter le bogie Arpège. Alstom répondait également aux demandes des réseaux en matière d’alimentation électrique : ainsi, l’industriel développait une solution d’alimentation par le sol pour Bordeaux, qui, après une mise en service pour le moins délicate, s’est finalement avère un succès, retenu à Reims et Angers puis à Tours. Pour Nice, des batteries ont été installées en toiture pour la traversée des places Masséna et Garibaldi.

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Tours - Avenue de la Tranchée - 1er septembre 2013 - Du tramway à l'objet d'art, par définition un peu plus discutable. Le Citadis s'est plié aux considérations des designers sur le projet tourangeau. © transporturbain

Le Citadis s’adaptait aussi aux besoins de capacité, notamment par l’installation d’attelages automatiques sur les 60 rames destinées à la ligne T2 de Paris.

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Suresnes - Les Coteaux - 8 avril 2007 - Pour l'exploitation de la ligne T2 dont le succès ne se dément pas depuis son ouverture en 1997, la RATP exploite des Citadis couplés en unité multiple. Ce sont aujourd'hui les plus longues compositions de tramways en France avec 65 m et 436 places. © transporturbain

Son architecture modulaire lui permit également de remporter le marché strasbourgeois, qui imposait un gabarit dynamique équivalent aux Eurotram, marqués par un bogie porteur, dérivé type LHB, sous les cabines pour diminuer le porte-à-faux. La version Strasbourg est dénommée Citadis 403.

En revanche, l’absence de double porte aux extrémités constitue un handicap face au succès du tramway en France : la conception des stations, généralement avec des accès aux extrémités, conduit à solliciter de façon inégale les différentes portes et singulièrement les portes simples en bout de rame, qui sont par nature les moins capacitaires.

Autre délicatesse du Citadis, son bogie Arpège à roues indépendantes, qui connaît une propension à l’usure ondulatoire, dans les zones d’accélération et freinage et dans les courbes de grand rayon. S’insérant moins bien dans les courbes de faible rayon, en imposant une réduction de vitesse plus forte que les matériels à bogies conventionnels, le bogie Arpège s’avère également très agressif sur la voie en courbe. En effet, la rotation du bogie Arpège est de +/- 1 degré, contre 10 degrés pour le bogie Magdeburg LHB.

En outre, à Montpellier, l’exploitation de la ligne 1, qui avait été renforcée de quelques Citadis 302 en complément des Citadis 401, avait montré que les rames à bogies Arpège ne tenaient que très difficilement l’horaire réalisé avec les rames à bogies Madgeburg. A Grenoble, les vitesses appliquées au Citadis sur les courbes sont plus faibles que pour le TFS.

Les évolutions du Citadis

Elles ont surtout la chaîne de traction, notamment depuis les rames « TORA » (Toulouse, Orléans, Reims, Angers), procure au Citadis une accélération résiduelle un peu plus importante. L’ONIX 808 a cédé sa place à l’ONIX 850, identique à celle installée sur les tram-trains Dualis. De même, l’informatique embarquée a été renouvelée depuis 2009.

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Dijon - Place de la gare - 28 septembre 2012 - Evoluant techniquement, le Citadis conserve cependant la même structure générale et la même capacité de personnalisation. © transporturbain

L’apparition d’une gamme Compact en 2013 est venu répondre à la demande d’agglomérations moyennes, souhaitant des rames d’une vingtaine de mètres : le marché de Besançon ayant désigné CAF et son Urbos comme lauréat, Alstom a souhaité se placer sur ce créneau et a remporté les marchés d’Aubagne et Avignon. Avec cette version compacte intégrée à la gamme « Citadis Evolution », est enfin rendue possible l'insertion d'une double porte aux extrémités de la rame pour améliorer les échanges de voyageurs, donc les temps de stationnement et la vitesse commerciale.

Un troisième bogie a été développé, baptisé Ixège, équipant le tram-train Dualis, avec une déclinaison « Ixège Evolution », sans pivotement, proposé dans un premier temps sur les rames destinées à Istambul.

D’une conception plus classique (roues reliées par un essieu, au lieu d’avoir l’équivalent d’un pont de camion), de roues classiques au lieu d’être très élastiques comme sur les Arpège, ce bogie est également plus lourd et avec un empattement plus grand (1850mm au lieu de 1600mm). Elle améliore l'insertion en courbe sans toutefois atteindre la qualité de roulement du bogie classique Magdeburg. Il bénéficie également d'un meilleur rendement, par la diminution de l’énergie perdue dans les différents étages d’engrenages entre les roues d’un même bogie et entre les roues et leur moteur ; il n’y a qu’un seul réducteur entre le moteur et l’essieu. En revanche ce bogie nécessite une pente dans le tram, pour loger l’essieu, comme sur la gamme Flexity du concurrent Bombardier.

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Nice - Avenue de Californie - 30 juin 2018 - La deuxième ligne de tramways de Nice est à la fois l'occasion de la première mise en circulation des Citadis x05 en France en version longue (43 m ici) et de l'application du nouveau système d'alimentation par batteries rechargées en station. © R. De Coster

Parallèlement, Alstom a développé une autre gamme baptisée « Citadis Spirit » visant d'abord le marché du continent américain, pour des lignes plus rapides (vitesse maximale 100 km/h) et des niveaux de trafic moins importants avec un aménagement favorisant la capacité assise. Conçu en trois version de 27, 30 ou 48 m, compatible avec des tensions de 750 V et 1500 V, le Citadis Spirit est, dans la conception européenne, plus adapté aux lignes suburbaines : c'est en quelque sorte le tram-train qui n'a pas besoin d'aller sur un réseau ferroviaire. Il a connu un premier succès européen avec une marché à Francfort portant en tranche ferme sur 38 rames.

Il n’en reste pas moins que le Citadis est un bon matériel, non exempt de défauts certes, qui symbolise la renaissance du tramway en France. En cela, il fera assurément date dans l’histoire des transports urbains en France.

Citadis et alimentation par le sol

La renaissance des techniques d'alimentation par le sol est indissociable de l'histoire du retour du tramway à Bordeaux. Le système APS - Alimentation Par le Sol - fait partie de la palette de solutions liées aux tramways produits par Alstom. La genèse en fut difficile, douloureuse même, mais aujourd'hui, elle est considérée comme fiable. L'esthétique a un coût, mais il faut bien admettre qu'il en vaut parfois la chandelle, au prix de contraintes de conception du réseau. Le principe repose sur un troisième rail axial, avec un frotteur, et un système de balises de détection des rames qui alimente le rail uniquement sous la rame.

Outre Bordeaux, Angers, Reims, Tours et la deuxième ligne d'Orléans ont adopté le système APS : dans le cas orléanais, il est amusant de noter que seule la ligne B est équipée ce qui la rend incompatible avec la ligne A entièrement alimentée par fil aérien. La préservation de la perspective de la cathédrale a un prix...

Avec la deuxième ligne de Nice, mise en service en 2018, un nouveau système d'alimentation par le sol a été développé : le Système de Recharge par le Sol. Plus question d'alimentation en continu puisque les rames sont dotées de batteries, qui sont rechargées dans les stations par une interface assez comparable à l'APS. En revanche, le tramway n'a plus de pantographe.

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Les principes du Système de Recharge par le Sol des batteries de la deuxième ligne de tramway de Nice.

APS et SRS ont en revanche l'inconvénient d'être des techniques brevetées liées à des tramways produits par Alstom, ce qui ne facilite pas le jeu de la concurrence dans la durée lors des nouveaux marchés de matériel roulant. Mais Alstom a fourni déjà plus de 80% des tramways en France...