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Le dépôt d'Avignon est établi au sud de l'amorce de la ligne vers Miramas par
Cavaillon, à l'Ouest du triage de Champfleury.
1883-1884 : construction de deux rotondes circulaires de 36 voies
chacune, dotées d'un pont tournant de 14 m recouvert par une coupole. La
disposition est typique des dépôts PLM bâtis à cette époque, avec un atelier
reliant ces deux bâtiments.
1922 : démontage des coupoles.
1931 : édification d'un parc découvert, avec pont tournant de 23
m.
Bombardé lors de la Seconde Guerre Mondiale, le dépôt d'Avignon fut
rapidement reconstruit en 1945 - 1946, recevant une majestueuse rotonde type P
(prototype, elle est la seule à être "fermée" à 360°) et une halle accolée.
Fin des années 50 : alors que les caténaires étaient en cours de pose sur Nîmes - Tarascon et dans la vallée du Rhône, il fut décidé de transformer Avignon en dépôt électrique, celui de Nîmes étant chargé des locomotives Diesel.
Les machines d'Avignon allaient vers Lyon par la rive gauche du Rhône, vers
Nîmes et au delà sur la Transversale Sud, puis vers Miramas via Arles et
Marseille lorsque l'électrification fut achevée en 1962. Celles de Nîmes, elles,
fréquentaient assidument le complexe avignonnais, en allant vers Lyon via la
Rive Droite du Rhône, et vers Miramas via Cavaillon.
Cet équilibre fut rompu à la fin des années 70 suite à l'électrification de
la ligne de la Rive Droite du Rhône et de son prolongement vers Miramas par
Cavaillon. Dès lors, l'activité des engins nîmois fut réduite et leurs occasions
de fréquenter Avignon beaucoup moins nombreuses. Après un projet d'affectation
d'engins électriques à Nîmes pour rééquilibrer la charge de travail, il fut
finalement décidé de fermer ce dépôt, Avignon récupérant certaines séries comme
les BB 63500 et 66000.
Milieu des années 2000 : avec la fin des BB 9600 et Z 7100, Avignon est devenu un dépôt Fret
titulaire d'une
grande partie des engins utilisés en PACA et Languedoc Roussillon. Une activité
de maintenance pour le matériel TER est conservée, un nouvel atelier dédié à
cet effet étant construit.
31 décembre 2019 : fermeture de l'atelier Fret de maintenance du
dépôt d'Avignon, l'atelier TER et le tour en fosse restent ouverts.