En 2023, des automotrices à pendulation active circulent dans 12 pays d’Europe à des vitesses supérieures à celles des trains conventionnels sur des lignes classiques. Toutefois le parc d’automotrices pendulaires, majoritairement construites par Fiat Ferroviara, est assez âgé. À l’exception d’une commande récente de l’Amtrak à Alstom, aucun programme d’acquisition de nouveau matériel pendulaire n’est lancé.
Lorsqu’un train circule en courbe à grande vitesse, les passagers ainsi que le matériel subissent une force centrifuge proportionnelle au carré de la vitesse et inversement proportionnelle au rayon de courbure, qui si elle est trop élevée peut endommager l’infrastructure, voire faire dérailler le train. L’une des solutions et d’incliner la voie. La différence de hauteur entre les deux rails correspond au dévers, qui permet de diminuer la force centrifuge. Les trains pendulaires sont conçus pour contrer cette force centrifuge en inclinant les voitures vers l’intérieur de la courbe, sans toutefois modifier les efforts sur la voie. Le train peut être construit de telle sorte que les forces d’inertie provoquent l’inclinaison (pendulation passive), ou il peut être équipé avec un mécanisme (pendulation active), qui provoque l’inclinaison des caisses. Le système Tiltronix développé par le constructeur Fiat Ferroviara, qui a été racheté par Alstom en 2001, fonctionne avec des capteurs comportant des gyroscopes, fournissant un signal proportionnel à la vitesse de rotation du bogie autour de son axe longitudinal, et des accéléromètres mesurant l’accélération transversale, qui transmettent le mouvement de la voiture à l’ordinateur du train. Celui-ci calcule en quelques millisecondes l’angle d’inclinaison nécessaire de la caisse pour franchir la courbe, et commande les vérins qui inclinent les caisses des voitures. Pour un train à pendulation passive avec une inclinaison maximale des caisses de 3,5°, les vitesses maximales sont supérieures de 11,4 % pour un dévers de 160 mm et de 14 % pour un dévers de 100 mm. Pour un train à pendulation active avec une inclinaison maximale des caisses de 8°, avec une insuffisance de dévers de 300 mm, la vitesse maximale admissible est supérieure de 21,8 % pour un dévers de 160 mm et de 26,5 % pour un dévers de 100 mm. Cette technologie permet l’augmentation des vitesses commerciales des trains (1), des capacités des lignes d’environ 25 %, avec des coûts de travaux de modernisation de l’infrastructure, comme entre autres le renforcement de la voie et de l’alimentation électrique, parfois la modification de la signalisation et l’installation de balises, et l’allongement des distances d’annonce des passages à niveau, bien inférieurs à la construction de lignes nouvelles. Le lissage des vitesses permet aussi des économies d’énergie diminuant le nombre de freinages et de reprises de vitesse au franchissement de certaines courbes. En 2023, les pays suivants voient circuler des trains à pendulation active.
L’Avelia Liberty est un modèle de train à grande vitesse commercialisé par Alstom. Il est lié à la famille des trains à grande vitesse TGV et New Pendolino, mais adapté aux normes ferroviaires nord-américaines, notamment aux normes de résistance aux chocs de l’administration ferroviaire fédérale américaine (FRA).
Le 26 août 2016, Amtrak et Alstom annoncent que la rame Avelia Liberty est choisie pour remplacer les rames existantes Acela Express sur le corridor du Nord-Est entre Boston et Washington D.C. via New York. Les nouvelles rames, ainsi que les améliorations apportées à la voie et à la signalisation, permettront d’améliorer initialement la vitesse maximale de service régulier à 257 km/h sur certaines parties du parcours, avec une vitesse maximale de 299 km/h – 350 km/h si des investissements futurs dans des améliorations de la voie et de la signalisation sont effectués. Amtrak acquiert 28 trains, ce qui permettra un service plus fréquent, y compris un service de pointe à la demi-heure entre New York et Washington D.C., de plus, les nouveaux trains auront une capacité de passagers environ trois fois supérieure. Les rames seront équipées d’un système d’inclinaison actif, baptisé Tiltronix par Alstom, qui permettra des vitesses plus élevées sur les parties courbes du corridor.
La composition initiale des nouveaux trains comportera deux motrices et neuf voitures de passagers. Les trains seront articulés et trois voitures supplémentaires peuvent être ajoutés si la demande augmente.
Le mélange des deux techniques, TGV et pendulaire, permet la création d’engins ferroviaires mixtes capables de circuler à la fois en mode TGV classique sur les lignes à grande vitesse et en mode pendulaire sur des lignes classiques. Dans plusieurs des pays européens, les deux techniques sont développées en parallèle, à savoir par exemple l’ICE VT 610 (pendulaire) pour l’Allemagne ou encore l’ETR 450/460 pendulaire italien ou l’Avelia Liberty d’Alstom.