Lélectrification du réseau ferré en France est un processus toujours en cours d’équipement des lignes de chemin de fer en installations fixes permettant la traction électrique, principalement en alternatif ou en continu. Environ 55 % du réseau ferré français en service est électrifié. L'électrification des lignes secondaires étant très coûteuse, des solutions partielles ou bien alternatives sont donc recherchées ou en combinant les deuxElectrification frugale comme sur Marseille Aix en Provence, dont le train à hydrogène, hybride ou doté de batteries ou utilisant des biocarburants (liquide ou gazeux).

Le réseau aujourd'hui Près de de lignes ferroviaires sont électrifiées en France, principalement sur le réseau ferré national avec , dont en continu, en alternatif (dont de LGV), et par d'autres systèmesChiffres à une date indéterminée (probablement vers 2013-2014) indiqués sur http://www.rff.fr/fr/le-reseau/le-reseau-aujourd-hui/un-reseau-etendu-317.

La partie électrifiée du réseau ferré inclut la plupart des radiales de l'étoile de Legrand (aux exceptions notables des lignes Paris-Granville et de certaines portions de la Ligne de Paris-Est à Mulhouse ) qui concentrent la plupart du trafic ferroviaire en France.

Quelques liaisons transversales sont également électrifiées en raison de leur trafic. Ces liaisons sont : l'axe Lille - Thionville, l'axe Luxembourg - Dijon, l'axe Strasbourg - Dijon, l'axe Bordeaux - Montpellier et l'axe Le Havre - Amiens. La liaison transversale Nantes - Lyon est en cours d'équipement mais l'électrification est arrêtée à Saincaize car l'itinéraire à électrifier au-delà de cet axe n'a pas encore été désigné.

Quelques lignes ont été électrifiées pour simplifier l'exploitation des services périurbains comme l'ensemble des lignes de l'Île-de-FranceLa relation Meaux-La Ferté-Milon est décidée pour des raisons de rationalité, ou la ligne de Cannes à Grasse.

Historique upright=1.2|vignette|Carte des types d’électrification du réseau ferroviaire français (2016).Légende : Trait fin : voie unique / Trait large : 2 voies ou plus Rouge : LGV (toujours électrifiée en ) Orange : (lignes classiques) Vert : CC Jaune : autres courants Gris : non électrifié.

Commencée dès le début du l’électrification du réseau répondait à des objectifs divers : améliorer la souplesse de l’exploitation en réduisant la maintenance (pour les lignes de banlieue et les axes très fréquentés), permettre d’utiliser du matériel plus puissant (lignes de montagne), profiter de la production d’électricité des barrages ou réduire la pollution et le bruit généré par les trains.

On peut distinguer quatre grandes phases : 1900-1920 : la phase de tâtonnement : plusieurs systèmes (caténaire ou troisième rail, continu ou alternatif) sont testés ; 1920-1945 : équipement de certaines lignes de montagne et d’axes importants en continu par caténaire, imposé par les contraintes militaires pour pouvoir repasser au troisième rail, moins vulnérable, si nécessaire ; 1945-1960 : expérimentation poussée de la caténaire à fréquence industrielle dans les Alpes et poursuite de certaines électrifications en ; 1960-… : poursuite de l'électrification en alternatif sauf quelques cas particuliers comme la zone de Perpignan électrifiée dans les années 1980 en ; à partir de 1980 : électrifications pour permettre au TGV de desservir certaines zones. Géographiquement, l’ex-réseau de la compagnie du Midi et les grands axes reliant Paris au sud ont été équipés en tandis que les lignes des Alpes (à l’exception de la ligne de Culoz à Modane) et la moitié Nord du pays sont plutôt électrifiées en comme toutes les lignes à grande vitesse de France.

Électrification des grandes artères vers le Sud en vignette|gauche|alt=Une 2D2, machine électrique utilisée pour circuler sur les lignes 1500 V|Une 2D2, l’une des premières séries de machines électriques utilisées pour les lignes nouvellement électrifiées en CC.

L’électrification des grandes artères vers le Sud a été motivée principalement pour des raisons d’exploitation. Les machines à vapeur étaient moins puissantes que les machines électriques et la baisse de la pression atmosphérique en montagne aggravait le problème.

La transformation a été lancée d’abord sur le Paris-Orléans puis entre Paris et le Mans et enfin après la Seconde Guerre mondiale entre Paris et Lyon. Ces lignes électrifiées ont été le terrain des 2D2, l’une des premières grandes séries de locomotives électriques des chemins de fer français. Leur vitesse maximale était de 130 puis .

Électrification des artères industrielles du Nord et de l’Est thumb|alt=Une BB 12000, locomotive utilisée dans le Nord|Des BB 12000, utilisées dans le Nord juste après l’électrification

Alors que toutes les régions du Nord et de l’Est de la France sont un bassin d’industrie lourde, l’électrification des lignes a été empêchée pour des raisons stratégiques, idée complètement erronée car, à cette époque, les contingences de la traction vapeur nécessitait de maintenir les trois quarts des locomotives dans des dépôts très sensibles aux bombardements aériens.

Sitôt la guerre finie et à la suite des expérimentations menées dans les Alpes, l’électrification en alternatif du Nord et de l’Est de la France, en particulier de la transversale Lille - Thionville, a été décidée.

Pour répondre aux besoins de nouvelles machines aptes au alternatif la SNCF s’est équipée en BB 16000 et BB 16500.

Antennes complémentaires et maillage Pour faire arriver le TGV dans certaines villes, des électrifications sont menées au bout de lignes TGV. La Bretagne a été électrifiée pour l’arrivée du TGV Atlantique, les lignes des Alpes pour les TGV des Neiges et des lignes des Vosges pour l’arrivée du TGV Est. L'équipement de la relation en direction des Sables d'Olonne a permis de gommer la perte de fréquentation de 20 % dans l'hôtellerie de la station balnéaire à la suite de l'arrêt de l'expérimentation de la remorque de rames TGV par locomotives diésel. De même, la relation Paris-Troyes a été inscrite dans le cadre de la participation de la région Champagne-Ardenne au financement de la LGV-EE.

Le TGV n’est pas la seule raison de l’électrification de lignes. La desserte périurbaine a motivé certaines électrifications comme Saint-Étienne – Firminy ou Cannes – Grasse ou encore Tournan – Coulommiers.

Oissel-Elbeuf a permis des liaisons diamétrales centrées sur la gare de Rouen-Rive-Droite (très saturée) sans matériel bi-mode de Yvetot à Elbeuf-Saint-Aubin par un complément d'électrification de 12 % seulement ainsi que d'augmenter les possibilités de garage de rames dans cette dernière gare.

Enfin pour le transit des trains de marchandises tracté par des locomotives électriques certaines électrifications ont été mises en place, dans le cadre d'un vrai maillage, comme la ligne Montérolier - Motteville (pour contourner Rouen) ou Tours - Vierzon - Saincaize (Électrification Nantes - Lyon).

Toutefois, l'ouverture aux nouveaux entrants, opérateurs fret ferroviaires, qui ne peuvent bénéficier de relais traction, oblige ceux-ci à effectuer le trajet de bout en bout en traction diésel y compris sur de très longs parcours électrifiés. Cela nuit à l'approche d'un taux de rentabilité acceptable pour de nouvelles électrifications.

A noter que le maillage entre 2 zones 1,5 kV ne peut s'opérer en 25 kV que pour une distance minimale d'environ une centaine de kilomètres comme sur Tours-Vierzon.

Électrifications à venir

À noter que le renouvellement du parc voyageurs nécessaire pour améliorer l'attractivité ou pour remplacer le parc Corail, par des rames bi-mode, abaisse le taux de rentabilité des opérations à venir (voir Côte d'Opale ci-dessous)« L'État et la SNCF donnent un coup de TET aux Intercités » [archive], La Tribune, 28 février 2017 (consulté le 23 avril 2017).

Liaison Caen - Rennes Saint-Lô à Dol-de-Bretagne En projet. Côte d'Opale L’électrification de Rang-du-Fliers à Amiens offrirait un nouvel itinéraire entièrement électrifié du Tunnel sous la Manche à Paris pour les trains de marchandises. L’électrification de la Ligne de Coudekerque-Branche aux Fontinettes a été réalisée en 2014. Liaison Alès - Nîmes Liaison Saint-Germain-en-Laye - Achères Ce projet fait partie des travaux prévues dans la création de la ligne du T13 Liaison Amiens - Reims - Châlons-en-Champagne Liaison Roanne - Saint-Étienne Liaison Carpentras - Avignon Liaison Aix-en-Provence - Marseille Liaison Clermont-Ferrand - Neussargues-Moissac Liaison Paris - Mulhouse Paris - Nogent-sur-Seine est totalement mis en service depuis 2022 ; la section suivante, en l'occurrence jusqu'à Troyes, est en travaux depuis août 2024.. Liaison Nevers - Chagny

Caractéristiques techniques

Cette tension a été la première à se généraliser sur le réseau, à la suite de l'obligation faite en 1920 par le ministère des Travaux publics aux compagnies de l'utiliser, sur conseil de l'ingénieur Hippolyte Parodi. Elle a été choisie parce qu'à l'époque la technologie des moteurs à courant continu était mieux maîtrisée et que les militaires voulaient conserver la possibilité de repasser au troisième rail (la ligne de Culoz à Modane (frontière) était d'ailleurs équipée d'un troisième rail avant d'être rééquipée en caténaire).

Toutes les lignes des Pyrénées ont été électrifiées très tôt, la traction vapeur s'accommodant mal de la baisse de pression atmosphérique en altitude, tandis que les barrages hydro-électriques se développaient. Depuis, avec un trafic squelettique, les autorails ont entrainé la désélectrification de la majorité des impasses montagnardes eû égard aux coûts de régénération et de maintenance des systèmes.

Il y a deux types de caténaire pour ce courant : la caténaire Midi reconnaissable à son système d'accroche unique sans bras de rappel sur le fil de contact et sans tendeurs automatiques et la caténaire polygonale qui comporte en général quatre fils (deux fils de contacts, un porteur principal et un porteur auxiliaire) en raison des intensités élevées appelées par les trains sous cette tension.

Cette alimentation a l'inconvénient d'exiger une caténaire lourde et des sous-stations d'alimentation très rapprochées ( à ) donc des lignes électriques RTE en haute tension nouvelles en milieu rural (la « rive droite du Rhône » a nécessité, en 1977, un déploiement de pylônes sur une distance équivalente à la longueur de ligne électrifiée et, même, 1100 km pour l'électrification Paris-Lyon dans les années 50, une époque où le réseau de transport d'électricité était moins développé). Ce système, impose, d'autre part, une limitation de la vitesse à en théorie Contournement de Tours de 1990 à 2017.

En contrepartie, elle permet un raccordement à des réseaux de distribution de faible puissance (Corbeil-Malesherbes, le Technicentre de Granville pour la maintenance et le préconditionnement, en 2015), un freinage à récupération d'énergie relativement simple (obligatoire en mode souterrain dense comme St Mandé-Nanterre sur le RER A afin d'éviter une réfrigération onéreuse), un dimensionnement des ouvrages d'art moins coûteux (jusqu'à un mètre de diamètre de moins en tunnel), des distances d'approche plus faibles pour les voyageurs sur les quais hauts ainsi que l'absence de toute section de séparation de phase.

De plus, avec les engins bi-courant, disposition obligatoire pour les nouveaux acquis en France, il n'est pas nécessaire d'avoir des gares commutables 25 kV/3 kV en frontière comme QuévyElectrification Paris-Bruxelles: inauguration du 9 septembre 1965 http://openarchives.sncf.com/archive/0003lm1246-2 en Belgique, le "1500 V" permettant une connexion pratique entre les 2 systèmes comme à Vintimille en Italie.