Design of integrated management solutions for railway vegetation | Conception de solutions de gestion intégrée de la végétation ferroviaire

English. Rail transport requires rigorous vegetation management to ensure infrastructure safety and maintain smooth traffic flow. Historically, herbicides, particularly glyphosate-based products, were the preferred solution for controlling railway vegetation growth. However, due to environmental and regulatory concerns, railway infrastructure managers must explore sustainable alternatives. This CIFRE INRAE - RATP thesis aims to design innovative and integrated solutions that balance safety requirements, operational efficiency, and environmental sustainability.The first chapter of this thesis is based on a factorial experiment designed to evaluate and improve track vegetation as a means to control weed populations. Three methods of implementing competitive plant cover were studied to limit the growth of undesirable flora: hydromulching, direct seeding, and turf rolls. The experiment demonstrated that hydromulching, often cited as the optimal solution, is highly sensitive to climatic variations, such as the formation of a dry crust on the ballast surface. Ultimately, while this experiment expands knowledge on track vegetation, it does not fully account for the diversity of weed populations, stakeholder expectations, or potential solution combinations. To address these limitations, we adopted an alternative approach based on a dual diagnostic process:(i) An ecological diagnosis aimed at identifying the plant communities present in the railway environment and evaluating their impact on railway activities such as maintenance and train operations. This analysis revealed that plant species found on the tracks are generally adapted to train-related disturbances, while embankment species are predominantly perennial and competitive. Co-occurrence analysis suggests that some species migrate from embankments to tracks, particularly species indicative of areas near railway incidents, such as Robinia pseudoacacia. This link between embankment and track vegetation represents a key issue for railway vegetation management.(ii) In parallel, a diagnosis of uses analyzed how railway management stakeholders (maintenance workers, train operators, local authorities, etc.) perceive and interact with vegetation. One key finding is that some stakeholders highlight the benefits of vegetation—its management is not solely a safety concern. Statistical analyses of vegetation evaluation criteria identified six distinct stakeholder groups, each with specific concerns regarding vegetation. Identifying these groups is a crucial step in the design process, as it allows for the definition of personae, or typical user profiles for the solutions being developed.This dual diagnosis approach served as the foundation for co-designing innovative solutions with relevant stakeholders through dedicated design workshops. The resulting solutions are tailored to specific plant species and operational contexts, integrating both technical and organizational dimensions.This research highlights the importance of a systemic and participatory approach to developing sustainable railway vegetation management practices that align with railway constraints. It opens new perspectives for better integration of ecological solutions with safety requirements, as well as a long-term evaluation of the implemented vegetation management strategies to ensure their effectiveness and sustainability.

French. Le transport ferroviaire nécessite une gestion rigoureuse de la végétation pour garantir la sécurité des infrastructures et assurer la fluidité du trafic. Historiquement, les herbicides, notamment le glyphosate, constituaient la solution privilégiée pour limiter la croissance de la végétation ferroviaire. Cependant, pour des raisons environnementales et réglementaires, les gestionnaires ferroviaires doivent explorer des alternatives durables. Cette thèse CIFRE INRAE - RATP vise ainsi à concevoir des solutions innovantes et intégrées, conciliant enjeux de sécurité, efficacité opérationnelle et respect de l'environnement.Le premier chapitre de la thèse est basé sur une expérimentation factorielle, visant à évaluer et améliorer la végétalisation des voies comme moyen de maîtriser les populations adventices. Trois modalités d'implantation de couverts végétaux compétitifs ont été étudiées : l'hydromulching, le semis direct et les rouleaux de gazon. L'expérimentation montre que le semis du couvert par l'hydromulching, souvent cité comme la solution optimale, est très sensible aux aléas climatiques, tels que la constitution d'une croute sèche en surface du ballast. En définitive, cette expérimentation enrichit les connaissances sur la végétalisation des voies, mais ne permet pas de prendre en compte la diversité des communautés adventices, la diversité des attentes des acteurs ou les combinaisons de solutions. Pour surmonter ces limites, nous avons adopté une autre démarche, basée sur un double diagnostic développé dans les chapitres 2 et 3 :(i) un diagnostic écologique qui vise à identifier les communautés végétales présentes dans l'environnement ferroviaire et d'évaluer leur impact sur les activités ferroviaires comme la maintenance ou la conduite. Ce diagnostic montre que les espèces présentes sur les voies sont généralement adaptées aux perturbations liées au passage des trains, tandis que celles des talus se caractérisent par une abondance d'espèces pérennes et compétitives. L'analyse des co-occurrences suggère une migration de certaines espèces depuis les talus vers les voies, notamment des espèces relevées à proximité des incidents ferroviaires, telles que Robinia pseudoacacia. Ce lien entre la végétation des talus et celle des voies constitue un enjeu clé pour la gestion de la végétation ferroviaire.(ii) En complément, un diagnostic des situations d'usage a permis d'analyser la manière dont les acteurs de la gestion ferroviaire (par exemple agents de maintenance, conducteurs ou encore collectivités locales) perçoivent la végétation et interagissent avec elle. Un premier résultat est la mise en avant, par une partie des acteurs, des services rendus par la végétation : la gestion de la végétation n'est pas qu'une question de sécurité. L'analyse des critères d'évaluation de la végétation nous ont permis d'identifier 6 groupes d'acteurs, ayant chacun des enjeux propres vis-à-vis de la végétation. La mise en évidence de ces groupes d'acteurs constitue une étape importante du processus de conception, car elle permet de définir des personae, c'est-à-dire des profils-types d'usagers des solutions en construction.Ce double diagnostic a servi de base pour concevoir, avec les acteurs concernés, des solutions innovantes, lors d'ateliers de conception décrits dans le chapitre 4. Les solutions conçues sont adaptées à la flore et aux contextes d'action, et mêlent dimensions techniques et organisationnelles. Cette recherche met en lumière l'importance d'une approche systémique et participative pour développer des pratiques de gestion durable de la végétation ferroviaire, adaptées aux contraintes du milieu ferroviaire. Elle ouvre des perspectives vers une meilleure articulation entre solutions écologiques et exigences de sécurité, ainsi qu'une évaluation à long terme des solutions de gestion de la végétation ferroviaire mises en place pour assurer leur efficacité et leur pérennité.